WO2011108309A1 - 発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライト - Google Patents

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哲 根岸
健治 小宮
岩田　浩
高橋　明
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, a method for manufacturing the light emitting device, a lighting device, and a backlight.
  • LED chips 710 are mounted on a package substrate 700 on which a lead frame 701 is mounted, and an n-type electrode 705 of the LED chip 710 After the p-type electrode 706 is connected to the lead frame 701 by bonding wires 711 and 712, the LED chip 710 surrounded by the reflector 721 is filled with a resin 722 containing a phosphor, and further the resin 722 containing the phosphor. Some of them are filled with a transparent resin 723 (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a semiconductor layer 703 made of GaN is stacked on a sapphire substrate 702, and the semiconductor layer 703 has an active layer 704.
  • the size of the LED chip is sufficiently larger than the thickness (for example, 100 ⁇ m) of the thermally conductive substrate 801 that functions to efficiently release heat from the LED chip.
  • the thermally conductive substrate 801 is a metal film or a metal film coated with an insulating film.
  • the heat conductive substrate 801 is allowed to flow out heat in the lateral direction, so that the amount of heat outflow increases.
  • the central region is hotter than the peripheral portion, so the temperature of the active layer rises and the light emission efficiency decreases, or a transparent resin that is close.
  • the phosphor is deteriorated and the life is shortened.
  • the variation in the brightness for each LED chip becomes the variation in the brightness of the light emitting device as it is, so that the yield of the light emitting device is poor. There is.
  • the light flux concentrates on the region of the LED chip 901 mounted on the substrate 900, and therefore the resin 902 covering the LED chip 901 deteriorates and the light emission efficiency is increased. There is a problem that the service life is shortened and the lifetime is shortened (the thermally conductive substrate is omitted in FIG. 39).
  • Motomura Murakami “13th Transition of Semiconductor Package Technology for LED / LD”, SemiconductoremiFPD World, Press Journal, May 2009, p. 114-117 ( Figure 5)
  • an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of realizing a long lifetime and high efficiency by dispersing light emission while suppressing temperature rise during light emission, and a method for manufacturing the light emitting device Is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide an illuminating device in which brightness variation is small and a long life and high efficiency can be realized by using the light emitting device.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight capable of realizing long life and high efficiency with less variation in brightness by using the light emitting device.
  • a light-emitting device of the present invention includes: A plurality of light emitting elements each having an area of a light emitting surface of 2500 ⁇ m 2 or less are arranged on the mounting surface of the same substrate.
  • the plurality of light emitting elements are not limited to light emitting elements having a flat light emitting surface such as a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, or a polygonal shape, but may be curved surfaces such as a cylindrical shape, a bowl shape, and a hemispherical shape.
  • a light-emitting element having a formed light-emitting surface may be used.
  • the plurality of light emitting elements may be in direct contact with the substrate, or may be in contact with the substrate via a thermal conductor, and light emitting elements that are in contact with both may be combined.
  • the light emitting elements are in direct contact with the substrate (or heat In the state of being indirectly contacted via the conductor), the heat flow in the lateral direction to the substrate side is also performed at the central portion of the light emitting surface, and the temperature of the light emitting element is lowered including the central portion of the light emitting surface. Therefore, the temperature rise at the time of light emission is suppressed. Then, by arranging 100 or more such light emitting elements on the mounting surface of the same substrate, it is possible to reduce the entire brightness variation when a plurality of light emitting elements having brightness variations are assembled into one light emission.
  • the amount of decrease in luminous efficiency due to the temperature rise of the light emitting element varies from element to element, the temperature rise is suppressed by making the area of the light emitting surface per light emitting element not more than 2500 ⁇ m 2 , and the light emitting efficiency is reduced. Since variation in the amount of decrease is suppressed, the effect of reducing brightness variation by using 100 or more fine light emitting elements is further enhanced. Furthermore, by miniaturizing the light emitting elements and arranging them dispersed on the same substrate, for example, a light amount equivalent to that of one light emitting element can be obtained with a plurality of fine light emitting elements, and the light irradiated to the resin is dispersed.
  • the light intensity can be weakened, and the life can be extended by suppressing the deterioration of the resin.
  • dispersing light emission while suppressing temperature rise during light emission there is little variation in brightness, and a longer life and higher efficiency can be realized.
  • the area of the light emitting surface per light emitting element is 625 ⁇ m 2 or less.
  • the area of the mounting surface of the substrate is at least four times the total light emitting area of the plurality of light emitting elements,
  • the plurality of light emitting elements are arranged substantially evenly distributed on the mounting surface of the substrate.
  • the plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate having an area that is four times or more the sum of the light emitting areas of the plurality of light emitting elements, so that light is emitted by light emission. Since the heat generated in the element is efficiently discharged laterally to the substrate side and the temperature distribution becomes uniform, the temperature rise during light emission is further suppressed, and the lifetime and efficiency can be further improved.
  • a light emitting element 910 having a light emitting surface of a flat square (one side length a) having an area of a light emitting surface of 2500 ⁇ m 2 or less is a square.
  • the area of the substrate 900 occupied by one light emitting element 910 is four times (4a 2 ) with respect to the light emitting area (a 2 ) of one light emitting element 910, the conventional light emitting element shown in FIG.
  • the light intensity of the light emitting element 910 is dispersed by ensuring the sufficient distance between the light emitting elements 910 adjacent to each other. The deterioration of the resin 912 can be suppressed.
  • the plurality of light emitting elements are rod-shaped, The plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate.
  • the embodiment by arranging the plurality of light emitting elements on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate, Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) can be increased, the heat flow in the lateral direction to the substrate side is more efficient when the area of the light emitting surface of the light emitting element is the same than when the light emitting surface is a flat square. As a result, the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds a rod-shaped core.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface concentrically surrounding the rod-shaped core, whereby a plurality of light emitting elements each having an area of the light emitting surface of 2500 ⁇ m 2 or less. As long as 100 or more are arranged on the mounting surface of the same substrate, the area of the light emitting surface per light emitting element increases, and the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness is reduced. Can reduce costs.
  • the plurality of light emitting elements are light emitting diodes, The plurality of light emitting diodes are connected between a first electrode and a second electrode formed on the substrate at a predetermined interval, The plurality of light emitting diodes include a light emitting diode having an anode connected to the first electrode and a cathode connected to the second electrode, and a cathode connected to the first electrode and the second electrode.
  • a light emitting diode having an anode connected to an electrode is mixed and disposed on the substrate, The plurality of light emitting diodes are driven by applying an AC voltage between the first electrode and the second electrode by an AC power source.
  • the process can be simplified.
  • the process of aligning the polarities (directions) of the plurality of light emitting diodes is not required at the time of manufacture, thus simplifying the process.
  • the manufacturing process of the light emitting diode can be simplified and the manufacturing cost can be suppressed. Note that when the size of the light emitting diode is small or the number of light emitting diodes is large, the above manufacturing process can be greatly simplified as compared with the case where the light emitting diodes are arranged with the same polarity.
  • substrate is attached on the heat sink.
  • the heat radiation effect is further improved by mounting the substrate on the heat sink.
  • a substrate having at least the first electrode and the second electrode on the mounting surface is prepared, and a liquid containing a plurality of fine light-emitting elements is applied on the substrate. Thereafter, a voltage is applied to at least the first electrode and the second electrode, and a plurality of fine light-emitting elements are arranged at positions defined by at least the first electrode and the second electrode. Accordingly, the plurality of light emitting elements can be easily arranged at predetermined positions on the substrate. Therefore, it is not necessary to arrange each light emitting diode at a predetermined position on the substrate as in the prior art, and a large number of fine light emitting diodes can be accurately disposed at a predetermined position.
  • the amount of semiconductor to be used can be reduced by using a semiconductor only for a plurality of fine light-emitting elements.
  • the substrate dividing step for dividing the substrate into a plurality of divided substrates 100 or more of the light emitting elements are arranged on each of the plurality of divided substrates.
  • a plurality of light emitting elements are arranged on a large-area substrate, and the substrate is divided into a plurality of divided substrates each having 100 or more light emitting elements.
  • the cost can be greatly reduced by reducing the number of substrates to be processed.
  • At least the first electrode and the second electrode are used as electrodes for driving the plurality of light emitting elements.
  • the wiring process can be simplified and the cost can be reduced.
  • a phosphor applying step of selectively applying a phosphor to a region on the substrate where the plurality of light emitting elements are arranged.
  • the phosphor is selectively applied to a region where the plurality of light emitting elements are arranged, thereby occupying a large proportion of the material cost. Costs can be reduced by reducing the amount of phosphor used.
  • the plurality of light emitting elements are rod-shaped, The plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate.
  • this method for manufacturing a light-emitting device uses polarization of an object by applying a voltage between electrodes, which is convenient for polarizing both ends of a rod-shaped light emitting element. Good compatibility with the light emitting element.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds a rod-shaped core.
  • the rod-like light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds the rod-shaped core, whereby a plurality of light emitting elements each having an area of the light emitting surface of 2500 ⁇ m 2 or less.
  • the area of the light emitting surface per light emitting element increases within the range of 100 or more on the mounting surface of the same substrate, and the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced.
  • the rod-shaped light emitting element includes a first conductivity type rod-shaped semiconductor core and a second conductivity type cylindrical semiconductor layer formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core, One end side of the semiconductor core of the rod-like light emitting element is exposed.
  • the rod-shaped light emitting element has the first conductivity type rod-shaped semiconductor core and the second conductivity type cylindrical semiconductor layer formed to cover the outer periphery of the semiconductor core.
  • the semiconductor core By exposing one end side of the semiconductor core, it is possible to connect one electrode to the exposed portion on one end side of the semiconductor core and connect the electrode to the semiconductor layer on the other end side of the semiconductor core. Since the electrodes can be separated from each other and the electrodes connected to the semiconductor layer and the exposed portion of the semiconductor core are prevented from being short-circuited, wiring can be facilitated.
  • any one of the above light emitting devices is provided.
  • the light emitting device and the method for manufacturing the light emitting device of the present invention by dispersing the light emission while suppressing the temperature rise during light emission, there is little variation in brightness, long life, and high efficiency.
  • a light-emitting device can be realized.
  • the lighting device of the present invention it is possible to reduce the variation in brightness by using the light emitting device, and it is possible to realize a long life and high efficiency.
  • the backlight of the present invention it is possible to reduce the variation in brightness by using the light emitting device, and it is possible to realize a long life and high efficiency.
  • FIG. 1 is a process diagram of a method for manufacturing a light-emitting element used in the light-emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 3 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 4 is a process diagram of a method for manufacturing a light-emitting element used in the light-emitting device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 6 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 7 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 8 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 9 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 10 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 11 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 12 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 13 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 14 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 15 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 16 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 17 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 18 is a plan view of an insulating substrate used in the light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
  • FIG. 20 is a view for explaining the principle of arranging the rod-shaped structure light emitting elements.
  • FIG. 21A is a diagram for explaining potentials applied to electrodes when the rod-shaped structure light emitting elements are arranged.
  • FIG. 21A is a diagram for explaining potentials applied to electrodes when the rod-shaped structure light emitting elements are arranged.
  • FIG. 21B is a diagram for explaining the potential applied to the electrodes when the rod-shaped structure light emitting elements are arranged.
  • FIG. 22 is a plan view of an insulating substrate on which the rod-shaped structure light emitting elements are arranged.
  • FIG. 23 is a process drawing of the method for manufacturing the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 25 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 26 is a process diagram of the method for manufacturing the light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 28 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 29 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 30 is a process drawing following FIG.
  • FIG. 31 is a process diagram following FIG.
  • FIG. 32 is a plan view of a light-emitting device used in the illumination device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a side view of the light emitting device.
  • FIG. 34 is a side view of an LED bulb as an example of an illumination device using the light emitting device.
  • FIG. 35 is a plan view of a backlight using the light emitting device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device.
  • FIG. 37 is a schematic cross-sectional view for explaining the heat outflow of the conventional light emitting device.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view for explaining the heat outflow of the light emitting device of the present invention.
  • FIG. 39 is a schematic cross-sectional view of a conventional light emitting device.
  • FIG. 40 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device of the present invention.
  • FIG. 41 is a schematic plan view of the light emitting device of the present invention.
  • FIG. 42 is a diagram showing a model used in the thermal simulation.
  • FIG. 43 is a diagram showing the temperature of each part with respect to the diameter of the LED chip.
  • FIG. 44 is a diagram showing the center temperature of the light emitting surface with respect to the diameter of the LED chip.
  • FIG. 45 is a diagram showing a difference between the center temperature of the light emitting surface and the end temperature of the light emitting surface with respect to the diameter of the LED chip.
  • FIG. 46A is a diagram illustrating a case where a light emitting surface of a light emitting element has a flat circular shape.
  • FIG. 46B is a diagram illustrating a case where the light emitting surface of the light emitting element has a flat square shape.
  • FIG. 46C is a diagram for explaining a case where a minute deformation is applied to a circle while keeping the area constant.
  • a plurality of light-emitting elements each having a light-emitting surface area of 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less) are arranged on the mounting surface of the same substrate.
  • the plurality of light-emitting elements are not limited to light-emitting elements having a flat light-emitting surface such as a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, or a polygonal shape, but may have a cylindrical shape, a bowl shape, a hemispherical shape, or the like.
  • a light emitting element having a light emitting surface formed of a curved surface may be used.
  • FIG. 38 shows heat outflow when the diameter of the light emitting surface of the light emitting element 803 is less than 100 ⁇ m. As shown in FIG. 38, the heat in the lateral direction toward the substrate is also obtained at the center of the light emitting surface of the light emitting element 803. An outflow occurs.
  • FIG. 42 shows a model used for the simulation.
  • the heat conductive substrate 850 is assumed to be a general substrate on which LEDs are mounted.
  • An aluminum substrate 851 having a thickness of 50 ⁇ m is covered with a resin coating 852 for insulation having a thickness of 50 ⁇ m.
  • the thermally conductive substrate 850 was 10 cm in diameter.
  • an LED chip 853 having a diameter ⁇ in which a light emitting layer made of GaN is formed on a sapphire substrate having a thickness of 10 ⁇ m is disposed.
  • the total area (40000 ⁇ m 2 ) of the light emitting surface of the LED chip 853 disposed on the resin coating 852 is restricted so as to be always constant. That is, when the diameter ⁇ of the LED chip 853 was halved, the number of the LED chips 853 was increased four times and arranged substantially evenly on the resin coating 852. This is to make the amount of generated heat equal even if the diameter ⁇ of the LED chip 853 is changed.
  • the thermally conductive substrate 850 is connected to the outside at room temperature (27 ° C.) with a thermal resistance Rth. This thermal resistance Rth reflects each thermal resistance from the resin substrate laid under the thermally conductive substrate 850, the metal installed in the heat radiation path, the heat radiation fin, and the heat radiation fin to the atmosphere.
  • the thermal conductivity used in the thermal simulation is 237 W / mK for the aluminum substrate 851, 0.5 W / mK for the resin coating 852, and 35 W / mK for the sapphire substrate.
  • the thermal resistance Rth was 75 ° C./W.
  • the heat generation density of the light emitting surface was 10 6 W / m 2 .
  • FIG. 43 is a graph showing the temperature of each part obtained by thermal simulation.
  • “ ⁇ ” indicates the center temperature of the light emitting surface in a steady state (temperature at A in FIG. 42)
  • ⁇ indicates the end temperature of the light emitting surface (temperature at B in FIG. 42)
  • “ ⁇ ”. Is the substrate temperature (the temperature of the aluminum substrate 851 immediately below the LED chip 853 (the temperature at C in FIG. 42)) and shows the dependence of the LED chip 853 on the diameter ⁇ . Although not changed, this is because the total calorific value is constant.
  • FIG. 44 is a graph displaying only the center temperature of the light emitting surface.
  • the center temperature of the light emitting surface rapidly decreases (light emitting surface indicated by a dotted line in FIG. 44).
  • the temperature drop is more remarkable than the tendency of the center temperature of This suggests that the heat flow in the lateral direction toward the substrate is also performed at the center of the light emitting surface, that is, the state shown in FIG. 38 is realized. Since the center temperature of the light emitting surface is the hottest part of the light emitting element, lowering this temperature improves the efficiency of the light emitting element and suppresses the deterioration of the surrounding resin and phosphor. It means that the life can be extended.
  • FIG. 45 is a graph displaying the difference between the center temperature of the light emitting surface and the end temperature of the light emitting surface.
  • the difference between the center temperature of the light surface and the end temperature of the light emitting surface is an index indicating how much heat is accumulated near the center of the light emitting surface.
  • the temperature decrease is more remarkable than the tendency of the central temperature of the light emitting surface to decrease as indicated by the dotted line 44).
  • the LED chip 853 has a diameter of 50 ⁇ m or less, no heat is accumulated in the vicinity of the center of the light emitting surface, and the lateral heat outflow to the substrate side is performed extremely efficiently. Therefore, the temperature rise at the time of light emission is remarkably suppressed, and further life extension and high efficiency of the light emitting device are realized.
  • the light emitting surface of the light emitting element has a flat circular shape
  • the light emitting element is flat and has an arbitrary shape.
  • the light emitting surface of the light emitting element is a flat square shape
  • the shortest distance from an arbitrary point on the light emitting surface of the light emitting element to the outer edge is less than 44.31 ⁇ m, and heat flows in the lateral direction toward the substrate also at the center of the light emitting surface.
  • the shortest distance from an arbitrary point on the light emitting surface of the light emitting element to the outer edge is less than 44.31 ⁇ m, and heat flows in the lateral direction toward the substrate also at the center of the light emitting surface.
  • the shortest distance from the center of the circle to the outer edge is shortened by any minute deformation while keeping the area constant with respect to the circle. That is, when the light emitting surface of the light emitting element has the same area, heat is most difficult to escape when it is a flat circular shape, and when the area of the light emitting surface is 2500 ⁇ m 2 or less, an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, In other flat light emitting surfaces such as a polygonal shape, the shortest distance from any point on the light emitting surface of the light emitting element to the outer edge is always less than 50 ⁇ m, and the lateral heat toward the substrate is also at the center of the light emitting surface. Since outflow is performed, the temperature rise at the time of light emission is suppressed.
  • the light emitting elements are rod-shaped and the light emitting surface is cylindrical
  • the light emitting elements are mounted on the board so that the longitudinal direction of the light emitting elements is parallel to the board mounting surface.
  • the distance from any point on the light emitting surface of the light emitting element to the outer edge is much shorter than that of the flat light emitting surface, and at any point on the light emitting surface the lateral direction (axis of the axis) Since heat flows out on both sides), temperature rise during light emission is effectively suppressed.
  • the brightness variation among the light emitting elements may reach 50% due to the variation of the forward voltage (Vf).
  • Vf forward voltage
  • the resin that covers the light emitting element deteriorates due to the light emitted from the light emitting element, resulting in a short life.
  • the light emitting element is miniaturized and arranged on the mounting surface of the same substrate. By doing so, for example, a light amount equivalent to that of a single light emitting element can be obtained by a plurality of fine light emitting elements, while the light applied to the resin can be dispersed and the light intensity can be weakened, and deterioration of the resin can be suppressed. Long life can be achieved.
  • the light emitting device of the present invention by distributing the light emission while suppressing the temperature rise during light emission, there is little variation in brightness, and a long life and high efficiency can be realized.
  • n-type GaN doped with Si and p-type GaN doped with Mg are used, but the impurity doped into GaN is not limited to this.
  • First Embodiment 1 to 3 show process drawings of a method for manufacturing a light emitting element used in the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • a quantum well layer 2 made of p-type InGaN is formed by epitaxial growth on the n-type GaN substrate 1 shown in FIG. 1, and then a p-type GaN layer 3 is formed on the quantum well layer 2 by epitaxial growth. Is deposited.
  • the n-type GaN substrate 1 on which the quantum well layer 2 and the p-type GaN layer 3 are formed is divided into a plurality of semiconductor chips 10 as an example of a light emitting element by dicing.
  • the divided semiconductor chip 10 has a square shape with one side of 50 ⁇ m or less, a thickness of 10 ⁇ m, and a flat light emitting surface.
  • the quantum well layer 2 may include a p-type AlGaN layer as an electron blocking layer between the InGaN layer and the p-type GaN layer.
  • a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked may be employed.
  • 100 or more of the semiconductor chips 10 shown in FIG. 3 are distributed substantially evenly on the mounting surface of the same substrate.
  • a plurality of semiconductor chips 10 each having an area of the light emitting surface of 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less) are arranged on the mounting surface of the same substrate. Also in the central portion of the light source, lateral heat flow out to the substrate side is performed, and the temperature of the light emitting element including the central portion of the light emitting surface is lowered, so that the temperature rise during light emission is suppressed. Then, by arranging 100 or more such fine semiconductor chips 10 on the mounting surface of the same substrate, the variation in overall brightness when a plurality of semiconductor chips 10 having brightness variations are gathered is 1 It can be reduced to 1/10 or less of the brightness variation of the two semiconductor chips 10.
  • the area of the light emitting surface per one semiconductor chip 10 is set to 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less). Since the temperature rise is suppressed and the variation in the amount of decrease in the light emission efficiency is suppressed, the effect of reducing the brightness variation by using 100 or more fine semiconductor chips 10 is further enhanced.
  • a light amount equivalent to that of one light emitting element can be obtained with a plurality of fine semiconductor chips 10 while irradiating the resin.
  • the dispersed light can be dispersed and the light intensity can be weakened, and the life of the resin can be extended by suppressing the deterioration of the resin.
  • the light emitting device by dispersing the light emission while suppressing the temperature rise during light emission, there is little variation in brightness, and a long life and high efficiency can be realized.
  • the heat generated in the light emitting elements due to the light emission is arranged. Since the outflow in the lateral direction is efficiently performed, the temperature rise during light emission is further suppressed, and the lifetime can be further increased and the efficiency can be improved.
  • a square light emitting element having a flat light emitting surface is used.
  • the light emitting element of the present invention is not limited to this, and a flat light emitting surface having a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or the like. The light emitting element which has this may be sufficient.
  • FIGS. 4 to 17 are process diagrams sequentially showing a method for manufacturing a light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
  • the prepared sapphire substrate 101 is cleaned.
  • an n-type GaN film 102 is formed on the sapphire substrate 101.
  • a mask layer 103 is formed on the n-type GaN film 102 by deposition.
  • the mask layer 103 is made of, for example, SiN or SiO 2 .
  • a resist layer 105 is applied onto the mask layer 103, exposed and developed (development), and further dry-etched to form holes 105A in the resist layer 105 and the mask layer 103 as shown in FIG. , 103A.
  • a part 102A of the n-type GaN film 102 is exposed through the holes 105A and 103A.
  • the mask layer 103 serves as a growth mask, and a hole 103A formed in the mask layer 103 serves as a growth hole.
  • a catalyst metal 106 is deposited (deposited) on the resist layer 105 and on a portion 102A of the n-type GaN film 102 exposed in the hole 103A.
  • this catalytic metal 106 for example, Ni, Fe or the like can be adopted.
  • the resist layer 105 and the catalyst metal 106 on the resist layer 105 are removed by lift-off, leaving the catalyst metal 106 on a part 102A of the n-type GaN film 102 as shown in FIG. I do.
  • n-type GaN is crystal-grown using an MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus in the presence of the catalytic metal 106.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • a rod-shaped semiconductor core 107 having a substantially hexagonal cross section is formed.
  • the rod-shaped semiconductor core 107 is grown to a length of 25 ⁇ m, for example.
  • the growth temperature is set to about 800 ° C.
  • trimethylgallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as growth gases
  • silane (SiH 4 ) is used for supplying n-type impurities
  • hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas.
  • the n-type semiconductor core 107 with Si as an impurity can be grown.
  • the n-type GaN has hexagonal crystal growth, and a hexagonal column-shaped semiconductor core is obtained by growing the n-type GaN with the c-axis direction perpendicular to the surface of the sapphire substrate 101.
  • the cross section tends to be almost circular, and the diameter is 0.5 ⁇ m.
  • the thickness is increased from about a few ⁇ m, it tends to be easy to grow the cross section in a substantially hexagonal shape.
  • a plurality of holes 105A in the resist layer 105 and a plurality of holes 103A in the mask layer 103 are formed, and a catalytic metal 106 is formed in a part 102A of the n-type GaN film 102 at a plurality of positions exposed in the plurality of holes 105A and 103A.
  • a plurality of rod-shaped semiconductor cores 107 are formed.
  • a quantum well layer 108 made of p-type InGaN is formed by MOCVD so as to cover the semiconductor core 107 made of n-type GaN and the mask layer 103.
  • the quantum well layer 108 has a set temperature of 750 ° C. according to the emission wavelength, supplies nitrogen (N 2 ) as a carrier gas, TMG, NH 3 , and trimethylindium (TMI) as a growth gas, so that an n-type GaN A quantum well layer 108 made of p-type InGaN can be formed on the semiconductor core 107 and the mask layer 103.
  • a p-type AlGaN layer may be inserted as an electron blocking layer between the InGaN layer and the p-type GaN layer.
  • a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked may be employed.
  • a semiconductor layer 110 made of p-type GaN is formed on the entire surface of the quantum well layer 108 by MOCVD.
  • the semiconductor layer 110 can be formed of p-type GaN by setting the set temperature to 900 ° C., using TMG and NH 3 as growth gases, and using Cp 2 Mg for supplying p-type impurities.
  • the catalyst metal 106 and the semiconductor core are compared with the growth rate of the portion covering the side surface 107B of the semiconductor core 107.
  • the growth rate of the portion between the front end surface 107A of 107 is fast, for example, 10 to 100 times.
  • the growth rate of GaN at the location where the catalytic metal 106 is adhered is 50 to 100 ⁇ m / hour
  • the growth rate of GaN at the location where the catalytic metal is not adhered is 1 to 2 ⁇ m / hour. . Therefore, in the quantum well layer 108 and the semiconductor layer 110, the film thicknesses of the front end portions 108A and 110A are larger than the film thicknesses of the side surface portions 108B and 110B.
  • the catalyst metal 106 on the semiconductor core 107 is removed by etching and then washed, and the semiconductor layer 110 is activated by annealing.
  • the quantum well layer 108 covering the front end surface 107A of the semiconductor core 107 and the thickness of the front end portions 108A and 110A of the semiconductor layer 110 are the quantum well layer 108 covering the side surface 107B of the semiconductor core 107 and the side surface portion of the semiconductor layer 110. Since it is thicker than the thickness of 108B and 110B, damage and defects on the metal removal surface are less likely to adversely affect the PN junction.
  • the semiconductor core 107 can be prevented from being exposed from the semiconductor layer 110 during etching.
  • a conductive film 111 is formed on the entire surface of the semiconductor layer 110 made of p-type GaN.
  • Polysilicon, ITO (tin-added indium oxide), or the like can be used as the material of the conductive film 111.
  • the film thickness of the conductive film 111 is, for example, 200 nm.
  • the contact resistance between the semiconductor layer 110 made of p-type GaN and the conductive film 111 can be reduced by performing heat treatment at 500 ° C. to 600 ° C.
  • the conductive film 111 is not limited to this, and for example, a 5 nm thick Ag / Ni or Au / Ni semi-transparent laminated metal film may be used.
  • Vapor deposition or sputtering can be used to form this laminated metal film. Further, in order to further reduce the resistance of the conductive layer, a laminated metal film of Ag / Ni or Au / Ni may be laminated on the conductive film made of ITO.
  • a portion of the conductive film 111 extending in the lateral direction on the semiconductor core 107 and the mask layer 103 is removed by dry etching RIE (reactive ion etching). Further, the tip portion 110A of the semiconductor layer 110 covering the tip surface 107A of the semiconductor core 107 is removed by a certain thickness by the RIE. Further, the semiconductor layer 110 in a region extending in the lateral direction beyond the conductive film 111 on the mask layer 103 is removed by the RIE. In addition, the quantum well layer 108 in the region extending laterally beyond the conductive film 111 on the mask layer 103 is removed by the RIE.
  • RIE reactive ion etching
  • the film thickness of the front end portion 108A of the quantum well layer 108 is sufficiently thicker than the film thickness of the side surface portion 108B, and the film thickness of the front end portion 110A of the semiconductor layer 110 is increased. Since it is sufficiently thicker than the film thickness of 110B, the semiconductor core 107 is not exposed at the tip after the RIE. Therefore, the quantum well layer 108 and the semiconductor layer 110 that cover the front end surface of the semiconductor core 107 and the quantum well layer 108, the semiconductor layer 110, and the conductive film 111 that cover the side surface of the semiconductor core 107 remain by the RIE.
  • the mask layer 103 (shown in FIG. 14) is removed by etching.
  • the semiconductor core 107 and the semiconductor core 107 can be easily formed by using a solution containing hydrofluoric acid (HF).
  • the mask layer 103 can be etched without affecting the portions of the semiconductor layer 110 and the conductive film 111 that cover the surface.
  • by dry etching using CF 4 or XeF 2 the mask layer 103 can be easily etched without affecting the semiconductor core 107, the semiconductor layer 110 covering the semiconductor core 107, and the conductive film 111.
  • the semiconductor core 107 exposes the outer peripheral surface of the exposed portion 107C on the sapphire substrate 101 side.
  • the underlying n-type GaN film 102 is etched by RIE (reactive ion etching) to expose the surface of the sapphire substrate 101.
  • RIE reactive ion etching
  • a step portion 102B made of n-type GaN connected to the semiconductor core 107 is formed.
  • the RIE makes it possible to The tip surface 107A can be prevented from being exposed.
  • a rod-like structure including the semiconductor core 107 made of n-type GaN, the quantum well layer 108 made of p-type InGaN, the semiconductor layer 110 made of p-type GaN, the conductive film 111, and the step portion 102B made of n-type GaN.
  • the light emitting element is formed on the sapphire substrate 101.
  • the substrate is immersed in an isopropyl alcohol (IPA) aqueous solution, and the base substrate (sapphire substrate 101) is vibrated along the plane of the substrate using ultrasonic waves (for example, several tens of kHz).
  • IPA isopropyl alcohol
  • the quantum well layer 108, the semiconductor layer 110, and the semiconductor core 107 covered with the conductive film 111 are stressed so that the semiconductor core 107 standing upright is bent.
  • the semiconductor core 110 covered with the semiconductor layer 110 and the conductive film 111 is separated from the base substrate.
  • a fine rod-shaped light emitting element separated from the base substrate can be manufactured.
  • the semiconductor core 107 is separated from the substrate using ultrasonic waves, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor core 107 may be separated by mechanically bending the semiconductor core from the substrate using a cutting tool. In this case, a plurality of fine rod-shaped light emitting elements provided on the substrate can be separated in a short time by a simple method.
  • the semiconductor layer 110 grows in the radial direction outward from the outer peripheral surface of the semiconductor core 107, the radial growth distance is short, and the defects escape outward, so the semiconductor layer 110 with few crystal defects.
  • the semiconductor core 107 can be covered. Therefore, it is possible to realize a rod-shaped structure light emitting device with good characteristics.
  • the rod-shaped structure light emitting element 100 can reduce the amount of semiconductor to be used, can reduce the thickness and weight of the device using the light emitting element, and can also reduce the entire circumference of the semiconductor core 107 covered with the semiconductor layer 110. Since the light emitting region is widened by emitting light from the light emitting device, a light emitting device, a backlight, a lighting device, a display device, and the like with high luminous efficiency and power saving can be realized. Further, as shown in FIG.
  • the base n-type GaN film 102 is etched by RIE (reactive ion etching) to form the stepped portion 102B. However, the etching of the base n-type GaN film 102 is omitted.
  • the semiconductor core 107 may be separated from the base n-type GaN film 102 without the portion 102B to produce a rod-shaped structure light emitting element that does not have the stepped portion 102B.
  • the rod-shaped structure light emitting device 100 has a diameter of 1 ⁇ m and a length of 25 ⁇ m, the light emission area of each rod-shaped structure light emitting device 100, that is, the area of the quantum well layer 108 is approximately (25 ⁇ ⁇ ⁇ (0 5) 2 ⁇ m 2 ⁇ (peripheral area of the exposed portion 107C)) (2,500 ⁇ m 2 or less).
  • the rod-shaped structure light emitting elements 100 are the same so that the longitudinal direction of the rod-shaped structure light emitting elements 100 shown in FIG. 17 is parallel to the mounting surface of the substrate (not shown). More than 100 pieces are distributed on the mounting surface of the substrate substantially evenly.
  • the light emitting device by arranging a plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100 having a light emitting surface area of 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less) on the mounting surface of the same substrate, Even in the central portion of the light emitting surface, heat is discharged in the lateral direction to the substrate side, and the temperature of the light emitting element including the central portion of the light emitting surface is lowered, so that an increase in temperature during light emission is suppressed. And by arranging 100 or more such fine rod-shaped structure light emitting elements 100 on the mounting surface of the same substrate, the overall brightness when a plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100 having brightness variations are gathered is collected.
  • the variation can be reduced to 1/10 or less of the brightness variation of one bar-shaped light emitting element 100.
  • Decrease in luminous efficiency due to temperature rise of the rodlike structure light emitting element 100 varies for each device, but the area of the light emitting surface per one of the rod-like structure light-emitting element 100 2,500Paimyuemu 2 or less (more preferably 625Paimyuemu 2 below) Therefore, the temperature rise is suppressed and the variation in the amount of decrease in the light emission efficiency is suppressed, so that the effect of reducing the brightness variation by using 100 or more fine rod-shaped light emitting elements 100 is further enhanced.
  • a plurality of the fine rod-shaped structure light emitting devices 100 can obtain the same amount of light as one light emitting device.
  • the light applied to the resin is dispersed and the light intensity can be weakened, and the life of the resin can be extended by suppressing the deterioration of the resin.
  • the light emitting device by dispersing the light emission while suppressing the temperature rise during light emission, there is little variation in brightness, and a long life and high efficiency can be realized.
  • the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100 are arranged substantially uniformly distributed on a substrate (not shown) having an area of four times or more the total light emitting area of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100. Since the heat generated in the rod-like structure light emitting element 100 due to light emission is efficiently discharged in the lateral direction to the substrate side, the temperature rise during light emission is further suppressed, and the life and efficiency can be further increased.
  • the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100 are arranged on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 100 is parallel to the mounting surface of the substrate (not shown), Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) to the radial direction can be increased, heat flow in the lateral direction toward the substrate side is more efficient than when the light emitting surface is square under the same light emitting surface area. As a result, the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved.
  • the rod-shaped rod-shaped structure light emitting device 100 has a cylindrical light-emitting surface (quantum well layer 108) concentrically surrounding the rod-shaped semiconductor core 107, so that the area of the light-emitting surface per one is 2500 ⁇ m 2.
  • Light emission per one rod-shaped structure light-emitting element 100 within the condition that a plurality of rod-shaped structure light-emitting elements 100 of the following (more preferably 625 ⁇ m 2 or less) are arranged on the mounting surface of the same substrate. The area of the surface increases, the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced, and the cost can be reduced.
  • the rod-shaped rod-shaped structure light emitting element 100 includes a p-type rod-shaped semiconductor core 107 and an n-type cylindrical semiconductor layer 110 formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core 107. Since one end side of 107 is exposed, it is possible to connect one electrode to the exposed portion 107C on one end side of the semiconductor core 107 and connect the electrode to the semiconductor layer 110 on the other end side of the semiconductor core 107, Since the electrodes can be connected to both ends separately, and the electrode connected to the semiconductor layer 110 and the exposed portion 107C of the semiconductor core 107 are prevented from being short-circuited, wiring can be facilitated.
  • the cross sections of the exposed portion 107C of the semiconductor core 107 and the covering portion covered with the semiconductor layer 110 are not limited to hexagonal shapes, and may be other polygonal or circular cross sectional shapes.
  • the exposed portion and the covering portion may have different cross-sectional shapes.
  • the p-type semiconductor layer 110 is formed not only on the tip surface 107A of the n-type semiconductor core 107 but also on the side surface 107B, so that the area of the pn junction is increased.
  • the light emission area can be increased and the light emission efficiency can be improved.
  • the n-type semiconductor core 107 is formed using the catalyst metal 106, the growth rate of the n-type semiconductor core 107 can be increased. For this reason, the semiconductor core 107 can be lengthened in a short time compared to the conventional case, and the light emitting area that is proportional to the length of the n-type semiconductor core 107 can be further increased.
  • the electrode for the p-type semiconductor layer 110 and the n-type semiconductor core 107 are short-circuited. Can be prevented.
  • the p-type quantum well layer 108 and the p-type semiconductor layer 110 are formed with the catalyst metal 106 left, so that the n-type semiconductor core 107 is formed. And the p-type quantum well layer 108 and the p-type semiconductor layer 110 can be continuously formed in the same manufacturing apparatus. Therefore, process reduction and manufacturing time can be shortened. Further, since it is not necessary to take the semiconductor core 107 out of the manufacturing apparatus after forming the n-type semiconductor core 107, contamination can be prevented from adhering to the surface of the n-type semiconductor core 107, and the device characteristics can be improved. .
  • the formation of the n-type semiconductor core 107 and the formation of the p-type quantum well layer 108 and the p-type semiconductor layer 110 can be performed continuously, it is possible to avoid a large temperature change or stop of growth. Thus, crystallinity can be improved and device characteristics can be improved. Further, by not performing etching to remove the catalytic metal 106 immediately after forming the n-type semiconductor core 107, the surface of the n-type semiconductor core 107 (that is, the interface with the p-type semiconductor layer 110) is removed. Damage can be eliminated and device characteristics can be improved.
  • the growth rate of the portion in contact with the catalytic metal 106 is the catalytic metal. Compared to the growth rate of the portion not in contact with 106, the growth rate is significantly faster (for example, 10 to 100 times). Therefore, a light-emitting element with a high dimension aspect ratio can be manufactured.
  • the rod-shaped structure light emitting element 100 has a diameter of 1 ⁇ m and a length of 25 ⁇ m.
  • the n-type semiconductor core 107 and the p-type semiconductor layer 110 can be successively stacked under the catalyst metal 106, defects at the PN junction can be reduced.
  • the mask layer 103 is removed and the exposed portion 107C of the semiconductor core 107 on the sapphire substrate 101 side is exposed, so that the etching amount of the semiconductor layer 110 can be reduced.
  • the rod-shaped structure light emitting element 100 can be easily contacted with the semiconductor core 107 by the step portion 102 ⁇ / b> B made of n-type GaN connected to the semiconductor core 107. Further, the rod-shaped structure light emitting device 100 can improve the light emission efficiency by the quantum well layer 108.
  • the n-type GaN film 102 is formed on the sapphire substrate 101.
  • the step of forming the n-type GaN film 102 on the sapphire substrate 101 is eliminated, and the mask is directly formed on the sapphire substrate 101.
  • the layer 103 may be formed.
  • the catalyst metal 106 on the semiconductor core 107 is removed by etching in the catalyst metal removal step.
  • the catalyst metal removal step is eliminated, and the conductive film 111 is formed with the catalyst metal 106 left. May be.
  • the conductive film 111, the semiconductor layer 110 made of p-type GaN, and the quantum well layer 108 are etched by RIE. However, this etching process by RIE is eliminated, and the next mask is formed.
  • the mask layer 103 may be removed by simultaneous lift-off of each layer.
  • the semiconductor core 107 is crystal-grown using the MOCVD apparatus.
  • the semiconductor core may be formed using another crystal growth apparatus such as an MBE (molecular beam epitaxial) apparatus.
  • MBE molecular beam epitaxial
  • the semiconductor core may be crystal-grown from the metal species by arranging a metal species on the substrate.
  • the semiconductor core 107 covered with the semiconductor layer 110 is separated from the sapphire substrate 101 using ultrasonic waves.
  • the present invention is not limited to this, and the semiconductor core is mechanically removed from the substrate using a cutting tool. May be bent and separated. In this case, a plurality of fine rod-shaped light emitting elements provided on the substrate can be separated in a short time by a simple method.
  • FIG. 18 is a plan view of an insulating substrate used in the method for manufacturing a light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
  • the rod-shaped structure light-emitting element used in the light-emitting device of the third embodiment may use the light-emitting elements of the first and second embodiments, or other rod-shaped light-emitting elements.
  • an insulating substrate in which metal electrodes 201 and 202 as an example of the first and second electrodes are formed on the mounting surface in the substrate creation step. 200 is created.
  • the insulating substrate 200 is an insulator such as glass, ceramic, aluminum oxide, resin, or a substrate in which a silicon oxide film is formed on a semiconductor surface such as silicon, and the surface is insulative.
  • a base insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film on the surface.
  • the metal electrodes 201 and 202 are formed in a desired electrode shape using a printing technique.
  • the metal film and the photosensitive film may be uniformly laminated, and a desired electrode pattern may be exposed and etched.
  • pads are formed on the metal electrodes 201 and 202 so that a potential can be applied from the outside.
  • the rod-shaped structure light emitting elements are arranged in a portion (array region) where the metal electrodes 201 and 202 face each other.
  • the array region in which the rod-shaped structure light emitting elements are arrayed is 9 ⁇ 3.
  • an arbitrary number of array regions of 100 or more is used.
  • FIG. 19 is a schematic sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
  • isopropyl alcohol (IPA) 211 including a rod-shaped structure light emitting element 210 is thinly coated on the insulating substrate 200.
  • IPA isopropyl alcohol
  • ethylene glycol, propylene glycol, methanol, ethanol, acetone, or a mixture thereof may be used.
  • the IPA 211 can use a liquid made of another organic material, water, or the like.
  • an insulating film of about 10 nm to 30 nm may be coated on the entire surface of the insulating substrate 200 so as to cover the metal electrodes 201 and 202.
  • the thickness of the application of the IPA 211 including the rod-shaped structure light emitting element 210 is such that the rod-shaped structure light emitting element 210 can move in the liquid so that the rod-shaped structure light emitting element 210 can be arranged in the next step of arranging the rod-shaped structure light emitting element 210. That's it. Therefore, the thickness of applying the IPA 211 is equal to or greater than the thickness of the rod-shaped structure light emitting element 210, and is, for example, several ⁇ m to several mm. If the applied thickness is too thin, the rod-like structure light emitting element 210 is difficult to move. If it is too thick, the time for drying the liquid becomes long. Further, the amount of the rod-like structure light emitting element 210 is preferably 1 ⁇ 10 4 pieces / cm 3 to 1 ⁇ 10 7 pieces / cm 3 with respect to the amount of IPA.
  • a frame is formed on the outer periphery of the metal electrode on which the rod-shaped structure light emitting element 210 is arranged, and the IPA 211 including the rod-shaped structure light emitting element 210 is formed in a desired thickness. It may be filled so that However, when the IPA 211 including the rod-shaped structure light emitting element 210 has viscosity, it can be applied to a desired thickness without the need for a frame.
  • a liquid made of IPA, ethylene glycol, propylene glycol,..., Or a mixture thereof, or other organic substances, or a liquid such as water is desirable as the viscosity is low for the alignment process of the rod-shaped structure light emitting device 210. It is desirable that it evaporates easily when heated.
  • a potential difference is applied between the metal electrodes 201 and 202.
  • the potential difference between the metal electrodes 201 and 202 can be 0.1 to 10 V.
  • the voltage difference is 0.1 V or less, the arrangement of the rod-like structure light emitting elements 210 is poor, and if it is 10 V or more, insulation between the metal electrodes becomes a problem. start. Therefore, it is preferably 1 to 5V, more preferably about 1V.
  • FIG. 20 shows the principle that the rod-shaped structure light emitting elements 210 are arranged on the metal electrodes 201 and 202.
  • a potential VL is applied to the metal electrode 201 and a potential VR (VL ⁇ VR) is applied to the metal electrode 202
  • a negative charge is induced in the metal electrode 201 and a positive charge is applied to the metal electrode 202.
  • VL ⁇ VR potential VR
  • the rod-shaped structure light emitting element 210 approaches there, a positive charge is induced on the side close to the metal electrode 201 and a negative charge is induced on the side close to the metal electrode 202 in the rod-shaped structure light emitting element 210.
  • the charge is induced in the rod-like structure light emitting element 210 due to electrostatic induction.
  • the rod-shaped structure light emitting element 210 placed in the electric field is caused by the charge being induced on the surface until the internal electric field becomes zero.
  • an attractive force is exerted between each electrode and the rod-shaped structure light emitting element 210 by an electrostatic force, and the rod-shaped structure light emitting element 210 follows the lines of electric force generated between the metal electrodes 201 and 202 and also has each rod-shaped structure light emitting element 210.
  • the repulsive force caused by the charges causes the charges to be regularly arranged in a fixed direction at almost equal intervals.
  • the orientation of the exposed portion side of the semiconductor core 107 covered with the semiconductor layer 110 is not constant and is random.
  • the rod-like structure light emitting element 210 generates charges in the rod-like structure light emitting element 210 by the external electric field generated between the metal electrodes 201 and 202, and the rod-like structure light emitting element 210 is applied to the metal electrodes 201 and 202 by the attractive force of the charges. Therefore, the size of the rod-shaped structure light emitting element 210 needs to be a size that can move in the liquid. Therefore, the size of the rod-shaped structure light emitting element 210 varies depending on the application amount (thickness) of the liquid. When the liquid application amount is small, the rod-like structure light emitting element 210 must be nano-order size, but when the liquid application amount is large, it may be micro order size.
  • the rod-shaped structure light emitting device 210 When the rod-shaped structure light emitting device 210 is not electrically neutral and is charged positively or negatively, the rod-shaped structure light emitting device 210 is simply formed by applying a static potential difference (DC) between the metal electrodes 201 and 202. It cannot be arranged stably. For example, when the rod-shaped structure light emitting element 210 is positively charged as a net, the attractive force with the metal electrode 202 in which the positive charge is induced becomes relatively weak. Therefore, the arrangement of the rod-shaped structure light emitting elements 210 is untargeted.
  • DC static potential difference
  • the frequency of the AC voltage applied to the metal electrode 202 is preferably 10 Hz to 1 MHz, and more preferably 50 Hz to 1 kHz because the arrangement is most stable.
  • the AC voltage applied between the metal electrodes 201 and 202 is not limited to a sine wave, but may be any voltage that varies periodically, such as a rectangular wave, a triangular wave, and a sawtooth wave.
  • VPPL was preferably about 1V.
  • the insulating substrate 200 is heated to evaporate and dry the liquid. They are arranged at equal intervals along the lines of electric force between 202 and fixed.
  • FIG. 22 is a plan view of the insulating substrate 200 on which the rod-shaped structure light emitting elements 210 are arranged.
  • the number of bar-shaped light emitting elements 210 is reduced to make the drawing easier to see, but actually, 100 or more bar-shaped light emitting elements 210 are arranged on the same insulating substrate 200.
  • the insulating substrate 200 on which the rod-shaped structure light emitting elements 210 shown in FIG. 22 are arranged is used for a backlight of a liquid crystal display device, etc., thereby realizing a backlight that can be reduced in thickness and weight, has a high luminous efficiency, and saves power. can do. Further, by using the insulating substrate 200 on which the rod-shaped structure light emitting elements 210 are arranged as a lighting device, it is possible to realize a lighting device that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power.
  • the polarities of pn of the rod-shaped structure light emitting elements 210 are not aligned on one side but are randomly arranged. For this reason, at the time of driving, it is driven by an alternating voltage, and the bar-shaped structure light emitting elements 210 having different polarities emit light alternately.
  • an insulating substrate 200 having an array region having two metal electrodes 201 and 202 each having an independent potential applied thereto is formed, and the insulating substrate 200 is formed on the insulating substrate 200.
  • a liquid containing a plurality of rod-shaped light emitting elements 210 having a light emission area of 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less) is applied. Thereafter, independent voltages are applied to the two metal electrodes 201 and 202, respectively, so that the fine rod-shaped light emitting elements 210 are arranged at positions defined by the two metal electrodes 201 and 202. Thereby, the rod-shaped structure light emitting element 210 can be easily arranged on the predetermined insulating substrate 200.
  • the amount of semiconductor used can be reduced.
  • the light emitting element 210 has a light emitting area that is widened by emitting light from the entire side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer, and thus a light emitting device with high luminous efficiency and low power consumption can be realized. it can.
  • the plurality of light emitting elements are substantially uniformly distributed on the mounting surface of the insulating substrate 200 having an area of four times or more the total light emitting area of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 210.
  • heat generated in the light emitting element due to light emission is efficiently discharged in the lateral direction, so that a temperature increase during light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved.
  • the rod-shaped structure light emitting elements 210 are arranged on the mounting surface of the insulating substrate 200 so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 210 is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 200, the diameter Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) to the direction can be increased, the heat flow in the lateral direction to the insulating substrate 200 is more efficient than when the light emitting surface is square under the same light emitting surface area. As a result, the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved. In addition, since this method of manufacturing a light-emitting device uses polarization of an object by applying a voltage between electrodes, it is convenient for polarizing both ends of a rod-shaped structure light-emitting element. Good compatibility.
  • the rod-shaped structure light emitting element 210 is a light emitting diode having an anode connected to the metal electrode 201 (first electrode) and a cathode connected to the metal electrode 202 (second electrode); A light emitting diode having a cathode connected to the metal electrode 201 (first electrode) and an anode connected to the metal electrode 202 (second electrode) is mixed and disposed on the insulating substrate 200. .
  • a plurality of light emitting diodes are driven by applying an AC voltage between the metal electrode 201 (first electrode) and the metal electrode 202 (second electrode) by an AC power source. It is not necessary to arrange the anode and the cathode in the same direction with respect to the light emitting diode, and the process can be simplified.
  • the wiring process is simplified and the cost is reduced. Can be reduced.
  • the rod-shaped structure light emitting element is used.
  • the light emitting element is not limited to this, and a flat light emitting surface such as a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, or a polygonal shape is used.
  • the light emitting element may be arranged on the mounting surface so that the light emitting surface thereof is parallel to the substrate.
  • the manufacturing method of the light emitting device according to the third embodiment uses polarization of an object by applying a voltage between the electrodes, a rod-like light emitting element that is convenient for polarization is desirable.
  • [Fourth Embodiment] 23 to 25 show process drawings of a method for manufacturing a light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a rod-shaped structure light-emitting element used in this method for manufacturing a light-emitting device has a first-conductivity-type rod-shaped semiconductor core and a second-conductivity-type cylindrical semiconductor layer formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core. And what is necessary is just the one end side of the semiconductor core of a rod-shaped light emitting element exposed.
  • a conductive substrate 300 is formed.
  • the rod-shaped structure light emitting elements 310 are arranged on the insulating substrate 300 so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 300.
  • the rod-shaped structure light emitting elements 310 in the liquid are arranged on the metal electrodes 301 and 302 using the same method as the method for manufacturing the light emitting device of the third embodiment, and then the insulating substrate 300 is formed.
  • the liquid is evaporated and dried, and the rod-shaped structure light emitting elements 310 are arranged at equal intervals along the lines of electric force between the metal electrodes 301 and 302 and fixed.
  • the bar-shaped structured light emitting element 310 includes a semiconductor core 311 made of a rod-shaped n-type GaN and an exposed portion 311a other than the exposed portion 311a of the semiconductor core 311 so as not to cover a portion on one end side of the semiconductor core 311. And a semiconductor layer 312 made of p-type GaN covering the covering portion 311b.
  • the exposed portion 311 a on one end side of the rod-shaped structure light emitting element 310 is connected to the metal electrode 301, and the semiconductor layer 312 on the other end side of the rod-shaped structure light emitting element 310 is connected to the metal electrode 302.
  • an interlayer insulating film 303 is formed on the insulating substrate 300, and the interlayer insulating film 303 is patterned to form contact holes 303a on the metal electrode 301 and the metal electrode 302, respectively. To do.
  • metal wirings 304 and 305 are formed so as to fill the two contact holes 303a.
  • the light emitting area per rod-shaped structure light emitting element 310 is set to 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less). 23 to 25, the central portion of the rod-shaped structure light emitting element 310 is shown in a state of being lifted from the insulating substrate 300, but actually, the rod-shaped structure light emitting element 310 is the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment.
  • the central portion When drying the IPA aqueous solution in the element arrangement method, the central portion is bent on the insulating substrate 300 due to stiction generated when droplets in the gap between the surface of the insulating substrate 300 and the rod-shaped structure light emitting element 310 are reduced by evaporation. It touches. Even when the rod-shaped light emitting element 310 is not in direct contact with the insulating substrate 300, the rod-shaped light emitting element 310 is in contact with the insulating substrate 300 through the interlayer insulating film 303.
  • a metal part is provided between the central part of the rod-shaped structure light emitting element 310 and the insulating substrate 300 so as to support the rod-shaped structure light emitting element 310, and the central part of the rod-shaped structure light emitting element 310 is interposed via the metal part. It may be in contact with the insulating substrate 300.
  • a light emitting device According to the above method for manufacturing a light emitting device, it is not necessary to dispose light emitting diodes at predetermined positions on a substrate as in the prior art, and a large number of fine light emitting diodes are accurately disposed at predetermined positions. In addition, by dispersing light emission while suppressing a temperature rise during light emission, a light-emitting device that has little variation in brightness and can have a long lifetime and high efficiency can be manufactured.
  • the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 310 are substantially uniformly distributed on the mounting surface of the insulating substrate 300 having an area of four times or more the total light emitting area of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 310. By doing so, heat generated in the light emitting element due to light emission is efficiently discharged in the lateral direction to the substrate side, so that a temperature rise during light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved.
  • the rod-shaped structure light emitting elements 310 are arranged on the mounting surface of the insulating substrate 300 so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 310 is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 300, the diameter Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) with respect to the direction can be increased, heat flow in the lateral direction toward the insulating substrate 300 is more efficient than when the light emitting surface is square under the same light emitting surface area. It is often performed, and the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved. In addition, since this method of manufacturing a light-emitting device uses polarization of an object by applying a voltage between electrodes, it is convenient for polarizing both ends of a rod-shaped structure light-emitting element. Good compatibility.
  • the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 310 are light emitting diodes having an exposed portion 311a as an anode and a covering portion 311b as a cathode, and the metal electrode 301 (first electrode) is an anode and the metal electrode 302 (first electrode). 2) and a light-emitting diode having a cathode connected to the metal electrode 301 (first electrode) and an anode connected to the metal electrode 302 (second electrode). Thus, it is disposed on the insulating substrate 300.
  • a plurality of light emitting diodes are driven by applying an AC voltage between the metal electrode 301 (first electrode) and the metal electrode 302 (second electrode) by an AC power source. It is not necessary to arrange the anode and the cathode in the same direction with respect to the light emitting diode, and the process can be simplified.
  • the rod-shaped structure light emitting element 310 has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds the rod-shaped semiconductor core 311, the area of the light emitting surface per piece is 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less).
  • the area of the light emitting surface per rod-shaped structure light emitting element 310 is increased within a range where 100 or more of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 310 are arranged on the mounting surface of the same insulating substrate 300.
  • the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced, and the cost can be reduced.
  • the rod-shaped structure light emitting element 310 has a p-type rod-shaped semiconductor core 311 and an n-type cylindrical semiconductor layer 312 formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core 311. Since one end side is exposed, one electrode can be connected to the exposed portion 311a on one end side of the semiconductor core 311 and the electrode can be connected to the semiconductor layer 312 on the other end side of the semiconductor core 107. Since the electrodes can be separated from each other and the electrode connected to the semiconductor layer 312 and the exposed portion 311a of the semiconductor core 311 are prevented from being short-circuited, wiring can be facilitated.
  • FIG. 31 are process diagrams of the method for manufacturing the light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention. 26 to 30 show only a part of the light emitting device, and FIG. 31 shows an overall image of the light emitting device.
  • a rod-shaped structure light-emitting element used in this method for manufacturing a light-emitting device has a first-conductivity-type rod-shaped semiconductor core and a second-conductivity-type cylindrical semiconductor layer formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core. And what is necessary is just the one end side of the semiconductor core of a rod-shaped light emitting element exposed.
  • a plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 are arranged on the insulating substrate 400 so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 400.
  • the rod-like structure light emitting elements 410 in the liquid are arranged on the metal electrodes 401 and 402 using the same method as the method for manufacturing the light emitting device of the third embodiment, and then the insulating substrate 400 is formed.
  • the liquid is evaporated and dried, and the rod-like structure light emitting elements 410 are arranged at equal intervals along the lines of electric force between the metal electrodes 401 and 402.
  • the bar-shaped structured light emitting element 410 includes a semiconductor core 411 made of a rod-shaped n-type GaN and an exposed portion 411a other than the exposed portion 411a of the semiconductor core 411 so as not to cover a portion on one end side of the semiconductor core 411. And a semiconductor layer 412 made of p-type GaN covering the covering portion 411b.
  • the exposed portion 411a on one end side of the rod-shaped structure light emitting element 410 is connected to the metal electrode 401 by an adhesive portion 403 made of metal ink such as a conductive adhesive, and the semiconductor layer 412 on the other end side of the rod-shaped structure light emitting element 410 is connected.
  • the metal electrode 402 is connected by an adhesive portion 404 made of metal ink such as a conductive adhesive.
  • the metal ink is applied to a predetermined location on the insulating substrate 400 by an inkjet method or the like.
  • the phosphor 420 is selectively applied to a region on the insulating substrate 400 where the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 are arranged (phosphor phosphor).
  • Application process the phosphor is applied to a predetermined region on the insulating substrate 400 by an inkjet method or the like.
  • a transparent resin containing a phosphor may be selectively applied to a region on the insulating substrate 400 where the plurality of rod-shaped structured light emitting elements 410 are arranged.
  • a protective film 421 made of a transparent resin is formed on the insulating substrate 400 after the phosphor 420 is applied.
  • a plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 can be collectively disposed on the mounting surface of the insulating substrate 400, and metal wirings can be collectively connected to the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410.
  • the insulating substrate 400 is divided into a plurality of divided substrates 430 as shown in the plan view of FIG.
  • each of the plurality of divided substrates 430 is the light emitting device of the present invention, and is divided from the insulating substrate 400 so that 100 or more rod-shaped structure light emitting elements 410 are provided.
  • the insulating substrate 400 may be divided into at least two types of divided substrates having different shapes.
  • the light-emitting area per rod-shaped structure light-emitting element 410 is set to 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m 2 or less). 26, 29, and 30, the central portion of the rod-shaped structure light emitting element 410 is shown in a state of floating from the insulating substrate 400. However, actually, the rod-shaped structure light emitting element 410 is the same as that of the third embodiment.
  • the central portion is bent due to stiction generated when droplets in the gap between the surface of the insulating substrate 400 and the rod-shaped structure light emitting element 410 are reduced by evaporation, and the insulating substrate. 400 is in contact.
  • a metal portion is provided between the central portion of the rod-shaped structure light emitting element 410 and the insulating substrate 400 so as to support the rod-shaped structure light emitting element 410, and the central portion of the rod-shaped structure light emitting element 410 is interposed via the metal portion. It may be in contact with the insulating substrate 400.
  • each light emitting element it is not necessary to arrange each light emitting element at a predetermined position on a substrate as in the prior art, and a large number of fine light emitting elements are accurately disposed at a predetermined position.
  • a light-emitting device that has little variation in brightness and can have a long lifetime and high efficiency can be manufactured.
  • the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 are arranged substantially evenly distributed on the mounting surface of the insulating substrate 400 having an area of four times or more the total light emitting area of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410.
  • the heat generated in the rod-shaped structure light emitting element 410 due to light emission is efficiently discharged in the lateral direction to the substrate side, so that the temperature rise during light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency are achieved. I can plan.
  • the rod-shaped structure light emitting elements 410 are arranged on the mounting surface of the insulating substrate 400 so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 300, the diameter Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) to the direction can be increased, the heat flow in the lateral direction to the substrate side is more efficient than when the light emitting surface is a flat square under the same light emitting surface area. As a result, the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved. In addition, since this method of manufacturing a light-emitting device uses polarization of an object by applying a voltage between electrodes, it is convenient for polarizing both ends of a rod-shaped structure light-emitting element. Good compatibility.
  • the rod-shaped structure light emitting element 410 is a light emitting diode having an exposed portion 411a as an anode and a covering portion 411b as a cathode.
  • the metal electrode 401 (first electrode) has an anode and the metal electrode 402 (second electrode).
  • a plurality of light emitting diodes are driven by applying an AC voltage between the metal electrode 401 (first electrode) and the metal electrode 402 (second electrode) by an AC power source. It is not necessary to arrange the anode and the cathode in the same direction with respect to the light emitting diode, and the process can be simplified.
  • the insulating substrate 400 is divided into 100 or more rod-shaped structure light emitting elements 410 in the substrate dividing step. Is divided into a plurality of divided substrates 430 arranged respectively, the number of substrates flowing in each process can be reduced and the cost can be greatly reduced.
  • the phosphor 420 is selectively applied to a region on the insulating substrate 400 where the plurality of rod-shaped structure light emitting elements 410 are arranged.
  • the cost can be reduced by reducing the amount of phosphor used, which accounts for a large proportion of material costs.
  • the rod-shaped rod-shaped structure light emitting element 410 has a cylindrical light-emitting surface concentrically surrounding the rod-shaped semiconductor core 411, the area of the light-emitting surface per one is 2500 ⁇ m 2 or less (more preferably 625 ⁇ m). within several rods of the light emitting element 410 is provided that is disposed more than 100 on the mounting surface of the same insulating substrate 400 of 2 or less), the area of the light emitting surface per one bar-like structure light-emitting element 410 The number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced, and the cost can be reduced.
  • FIG. 32 shows a plan view of a light emitting device used in the illumination device of the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 33 shows a side view of the light emitting device.
  • the light emitting device 500 used in the illumination device of the sixth embodiment has 100 or more rod-shaped structure light emitting elements (not shown) arranged on a square heat sink 501.
  • a circular insulating substrate 502 is mounted.
  • the circular insulating substrate 502 is a divided substrate on which 100 or more rod-shaped structure light emitting elements manufactured using the manufacturing method of the light emitting device of the fifth embodiment are arranged.
  • FIG. 34 shows a side view of an LED bulb 510 as an example of a lighting device using the light emitting device 500 shown in FIGS.
  • the LED bulb 510 has a base 511 as a power supply connection part that is fitted in an external socket and connected to a commercial power source, and one end connected to the base 511, and the other end gradually expands.
  • a conical heat radiation part 512 having a diameter and a light transmission part 513 covering the other end of the heat radiation part 512 are provided.
  • the light emitting device 500 is arranged with the insulating substrate 502 facing the light transmitting part 513 side.
  • the illuminating device having the above-described configuration by using the light emitting device 500 shown in FIGS. 32 and 33, it is possible to realize an illuminating device that has little variation in brightness and can achieve long life and high efficiency.
  • the heat radiation effect is further improved by attaching the insulating substrate 502 on which the plurality of rod-shaped structure light emitting elements are disposed on the heat radiation plate 501.
  • FIG. 35 is a plan view of a backlight using the light emitting device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • a plurality of light emitting devices 602 are mounted in a grid pattern at predetermined intervals on a rectangular support substrate 601 as an example of a heat sink.
  • the light-emitting device 602 is a divided substrate on which 100 or more rod-shaped structure light-emitting elements manufactured using the method for manufacturing a light-emitting device according to the fifth embodiment are arranged.
  • the backlight having the above-described configuration by using the light emitting device 602, it is possible to realize a backlight that has little variation in brightness and can achieve a long lifetime and high efficiency.
  • the heat radiation effect is further improved by attaching the light emitting device 602 on the support substrate 601.
  • the light emitting device using the light emitting diode as the light emitting element the method for manufacturing the light emitting device, the illumination device, and the backlight are described.
  • the light emitting element of the present invention is not limited to the light emitting diode, but is a semiconductor.
  • the present invention may be applied to a light emitting device using a light emitting element such as a laser, an organic EL (Electro Luminescence), an inorganic EL (intrinsic EL), a manufacturing method of the light emitting device, a lighting device, and a backlight.
  • a semiconductor having GaN as a base material is used for the semiconductor core and the semiconductor layer.
  • the present invention may be applied to a light emitting element using the above.
  • the semiconductor core is n-type and the semiconductor layer is p-type
  • the present invention may be applied to a rod-shaped structure light-emitting element having a reverse conductivity type.
  • the rod-shaped structure light emitting element having a hexagonal rod-shaped semiconductor core has been described, the present invention is not limited thereto, and the cross-section may be a circular or elliptical rod shape, or the cross-section may be another polygonal rod-shaped rod. You may apply this invention to the rod-shaped structure light emitting element which has a semiconductor core.
  • the rod-shaped structure light emitting device has a micro-order size of 1 ⁇ m in diameter and 10 ⁇ m to 30 ⁇ m in length.
  • at least one of the diameters or lengths is a nano-order size device having a diameter of less than 1 ⁇ m.
  • the light emitting area 2,500 ⁇ m less (more preferably 625Paimyuemu 2 or less) may be any.
  • the diameter of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting device is preferably 500 nm or more and 100 ⁇ m or less, and variation in the diameter of the semiconductor core can be suppressed as compared with the rod-shaped structure light emitting device of several tens nm to several hundred nm, and the light emission area, that is, the light emission characteristics Variation can be reduced and yield can be improved.
  • the lower limit of the light emitting area of the rod-shaped structure light emitting element is 3.14 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ m 2 (the light emitting surface is formed in a cylindrical shape on the outer periphery of a rod-shaped semiconductor core having a diameter of 1 nm and a length of 1 ⁇ m). Area).
  • the light emitting element is a square plate, one side is 56 nm. It is difficult to form light emitting elements of any shape with a size smaller than this.
  • the upper limit of the number of light emitting elements to be arranged on the mounting surface of the same substrate is defined, it is 100 million, and it is difficult to arrange with more yield than this.
  • the semiconductor core and the cap layer are grown using the MOCVD apparatus.
  • the semiconductor core and the cap layer are formed using another crystal growth apparatus such as an MBE (molecular beam epitaxial) apparatus. It may be formed.
  • MBE molecular beam epitaxial
  • the light emitting device of the present invention is A plurality of light emitting elements each having a light emitting surface area of 900 ⁇ m 2 or less are arranged on the mounting surface of the same substrate.
  • the plurality of light emitting elements are not limited to light emitting elements having a flat light emitting surface such as a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, or a polygonal shape, but may be curved surfaces such as a cylindrical shape, a bowl shape, and a hemispherical shape.
  • a light-emitting element having a formed light-emitting surface may be used.
  • the plurality of light emitting elements may be in direct contact with the substrate, or may be in contact with the substrate via a thermal conductor, and light emitting elements that are in contact with both may be combined.
  • the light emitting elements are in direct contact with the substrate (or heat conductor) In the state of indirect contact via), in the central portion of the light emitting surface, lateral heat outflow to the substrate side is performed, and the temperature of the light emitting element including the central portion of the light emitting surface is reduced, so Temperature rise during light emission is suppressed. Then, by arranging 100 or more such light emitting elements on the mounting surface of the same substrate, it is possible to reduce the entire brightness variation when a plurality of light emitting elements having brightness variations are assembled into one light emission.
  • the amount of decrease in light emission efficiency due to the temperature increase of the light emitting element varies from element to element, but the temperature increase is suppressed by making the area of the light emitting surface per light emitting element 900 ⁇ m 2 or less, and the amount of decrease in light emission efficiency. Therefore, the effect of reducing the brightness variation by using 100 or more fine light emitting elements is further enhanced. Furthermore, by miniaturizing the light emitting elements and arranging them dispersed on the same substrate, for example, a light amount equivalent to that of one light emitting element can be obtained with a plurality of fine light emitting elements, and the light irradiated to the resin is dispersed.
  • the light intensity can be weakened, and the life can be extended by suppressing the deterioration of the resin.
  • dispersing light emission while suppressing temperature rise during light emission there is little variation in brightness, and a longer life and higher efficiency can be realized.
  • the area of the mounting surface of the substrate is at least four times the total light emitting area of the plurality of light emitting elements,
  • the plurality of light emitting elements are arranged substantially evenly distributed on the mounting surface of the substrate.
  • the plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate having an area that is four times or more the sum of the light emitting areas of the plurality of light emitting elements, so that light is emitted by light emission. Since the heat generated in the element is efficiently discharged laterally to the substrate side and the temperature distribution becomes uniform, the temperature rise during light emission is further suppressed, and the lifetime and efficiency can be further improved.
  • a light-emitting element 910 having a flat square (one side length a) light-emitting surface with an area of one light-emitting surface of 900 ⁇ m 2 or less is formed in a square shape.
  • the substrate 900 is arranged so as to be distributed substantially evenly.
  • the area of the substrate 900 occupied by one light emitting element 910 is four times (4a 2 ) with respect to the light emitting area (a 2 ) of one light emitting element 910, the conventional light emitting element shown in FIG.
  • the light intensity of the light emitting element 910 is dispersed by ensuring the sufficient distance between the light emitting elements 910 adjacent to each other. The deterioration of the resin 912 can be suppressed.
  • the plurality of light emitting elements are rod-shaped, The plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate.
  • the embodiment by arranging the plurality of light emitting elements on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of rod-shaped light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate, Since the ratio of the length in the axial direction (longitudinal direction) can be increased, the heat flow in the lateral direction to the substrate side is more efficient when the area of the light emitting surface of the light emitting element is the same than when the light emitting surface is a flat square. As a result, the temperature rise at the time of light emission is further suppressed, and a longer life and higher efficiency can be achieved.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds a rod-shaped core.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds the rod-shaped core, so that a plurality of light emitting elements each having an area of the light emitting surface of 900 ⁇ m 2 or less are the same.
  • the area of the light emitting surface per light emitting element increases within the condition that 100 or more are arranged on the mounting surface of the substrate, and the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced. And cost can be reduced.
  • the plurality of light emitting elements are light emitting diodes, The plurality of light emitting diodes are connected between a first electrode and a second electrode formed on the substrate at a predetermined interval, The plurality of light emitting diodes include a light emitting diode having an anode connected to the first electrode and a cathode connected to the second electrode, and a cathode connected to the first electrode and the second electrode.
  • a light emitting diode having an anode connected to an electrode is mixed and disposed on the substrate, The plurality of light emitting diodes are driven by applying an AC voltage between the first electrode and the second electrode by an AC power source.
  • the process can be simplified.
  • the process of aligning the polarities (directions) of the plurality of light emitting diodes is not required at the time of manufacture, thus simplifying the process.
  • the manufacturing process of the light emitting diode can be simplified and the manufacturing cost can be suppressed. Note that when the size of the light emitting diode is small or the number of light emitting diodes is large, the above manufacturing process can be greatly simplified as compared with the case where the light emitting diodes are arranged with the same polarity.
  • substrate is attached on the heat sink.
  • the heat radiation effect is further improved by mounting the substrate on the heat sink.
  • a substrate having at least the first electrode and the second electrode on the mounting surface is prepared, and a liquid containing a plurality of fine light-emitting elements is applied on the substrate. Thereafter, a voltage is applied to at least the first electrode and the second electrode, and a plurality of fine light-emitting elements are arranged at positions defined by at least the first electrode and the second electrode. Accordingly, the plurality of light emitting elements can be easily arranged at predetermined positions on the substrate. Therefore, it is not necessary to arrange each light emitting diode at a predetermined position on the substrate as in the prior art, and a large number of fine light emitting diodes can be accurately disposed at a predetermined position.
  • the amount of semiconductor to be used can be reduced by using a semiconductor only for a plurality of fine light-emitting elements.
  • the substrate dividing step for dividing the substrate into a plurality of divided substrates 100 or more of the light emitting elements are arranged on each of the plurality of divided substrates.
  • a plurality of light emitting elements are arranged on a large-area substrate, and the substrate is divided into a plurality of divided substrates each having 100 or more light emitting elements.
  • the cost can be greatly reduced by reducing the number of substrates to be processed.
  • At least the first electrode and the second electrode are used as electrodes for driving the plurality of light emitting elements.
  • the wiring process can be simplified and the cost can be reduced.
  • a phosphor applying step of selectively applying a phosphor to a region on the substrate where the plurality of light emitting elements are arranged.
  • the phosphor is selectively applied to a region where the plurality of light emitting elements are arranged, thereby occupying a large proportion of the material cost. Costs can be reduced by reducing the amount of phosphor used.
  • the plurality of light emitting elements are rod-shaped, The plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface of the substrate so that the longitudinal direction of the plurality of light emitting elements is parallel to the mounting surface of the substrate.
  • this method for manufacturing a light-emitting device uses polarization of an object by applying a voltage between electrodes, which is convenient for polarizing both ends of a rod-shaped light emitting element. Good compatibility with the light emitting element.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface that concentrically surrounds a rod-shaped core.
  • the rod-shaped light emitting element has a cylindrical light emitting surface concentrically surrounding the rod-shaped core, whereby a plurality of light emitting elements each having an area of the light emitting surface of 900 ⁇ m 2 or less are on the same substrate Within the range of the condition that 100 or more are disposed on the mounting surface, the area of the light emitting surface per light emitting element increases, and the number of light emitting elements for obtaining a predetermined brightness can be reduced.
  • the rod-shaped light emitting element includes a first conductivity type rod-shaped semiconductor core and a second conductivity type cylindrical semiconductor layer formed so as to cover the outer periphery of the semiconductor core, One end side of the semiconductor core of the rod-like light emitting element is exposed.
  • the rod-shaped light emitting element has the first conductivity type rod-shaped semiconductor core and the second conductivity type cylindrical semiconductor layer formed to cover the outer periphery of the semiconductor core.
  • the semiconductor core By exposing one end side of the semiconductor core, it is possible to connect one electrode to the exposed portion on one end side of the semiconductor core and connect the electrode to the semiconductor layer on the other end side of the semiconductor core. Since the electrodes can be separated from each other and the electrodes connected to the semiconductor layer and the exposed portion of the semiconductor core are prevented from being short-circuited, wiring can be facilitated.
  • any one of the above light emitting devices is provided.

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Abstract

　１個当たりの発光面積が２,５００πμｍ２以下の複数の棒状構造発光素子２１０を同一の絶縁性基板２００の実装面上に１００個以上配置する。これにより、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命で高効率な発光装置を提供する。

Description

発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライト
　この発明は、発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトに関する。
　従来、発光装置としては、図３６に示すように、リードフレーム７０１が実装されたパッケージ基板７００に１個(または数個)のＬＥＤチップ７１０を実装して、ＬＥＤチップ７１０のｎ型電極７０５とｐ型電極７０６をボンディングワイヤ７１１,７１２によりリードフレーム７０１に夫々接続した後、反射板７２１で囲まれたＬＥＤチップ７１０上に蛍光体を含む樹脂７２２を充填し、さらにその蛍光体を含む樹脂７２２上に透明樹脂７２３を充填したものがある(例えば、非特許文献１参照)。上記ＬＥＤチップ７１０は、サファイア基板７０２上にＧaＮからなる半導体層７０３が積層され、その半導体層７０３に活性層７０４を有する。
　ここで、従来の発光装置であるＬＥＤの放熱方法について、より模式化した図３７を用いて説明する。通常、ＬＥＤチップの大きさは、例えば１辺が５００μｍの正方形状で厚さが１０μｍである(発光面積２５０,０００μｍ２(＝５００μｍ×５００μｍ))。ＬＥＤチップの大きさは、ＬＥＤチップからの熱を効率的に逃がす働きをする熱伝導性基板８０１の厚さ(例えば１００μｍ)より十分大きい。この場合、発光により生じた熱は、図３７の断面模式図に示すように、ＬＥＤチップ８０２の周辺部を除いて樹脂基板８００側に向かってほぼ垂直方向に流出する。なお、熱伝導性基板８０１は、金属膜や、絶縁膜をコーティングした金属膜が用いられる。
　このＬＥＤチップ８０２の周辺部では、熱伝導性基板８０１において横方向の熱の流出が許されるために熱流出量が大きくなる。このとき、ＬＥＤチップ８０２の活性層領域(発光層領域)では、周辺部に比べて中央の領域が高温となるため、活性層の温度が上昇して発光効率が低下し、または近接する透明樹脂や蛍光体が劣化して寿命が短くなるという問題がある。
　また、上記１個(または数個)のＬＥＤチップが搭載された発光装置では、ＬＥＤチップ毎の明るさのばらつきがそのまま発光装置の明るさのばらつきになるため、発光装置の歩留まりが悪いという問題がある。
　さらに、上記発光装置では、図３９の断面模式図に示すように、基板９００上に実装されたＬＥＤチップ９０１の領域に光束が集中するため、ＬＥＤチップ９０１を覆う樹脂９０２が劣化して発光効率が低下すると共に寿命が短くなるという問題がある(図３９では熱伝導性基板を省略)。
村上元著、「第１３回 ＬＥＤ・ＬＤ用 半導体パッケージ技術の変遷」、Semiconductor FPD World、プレスジャーナル社、２００９年５月号、ｐ．１１４～１１７　(図５)
　そこで、この発明の課題は、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる発光装置およびその発光装置の製造方法を提供することにある。
　また、この発明のもう１つ課題は、上記発光装置を用いることにより明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる照明装置を提供することにある。
　また、この発明のもう１つ課題は、上記発光装置を用いることにより明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できるバックライトを提供することにある。
　上記課題を解決するため、この発明の発光装置は、
　１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されていることを特徴とする。
　ここで、上記複数の発光素子は、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有する発光素子に限らず、筒状、畝状、半球状などの曲面で形成された発光面を有する発光素子であってもよい。また、上記複数の発光素子は、基板に直接接しているか、または、基板に熱伝導体を介して接しており、その両方の接し方をした発光素子が組み合わされていてもよい。
　上記構成によれば、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子を同一基板の実装面上に配置することによって、発光素子が基板に直接接した状態(または熱伝導体を介して間接的に接した状態)では、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われて、発光面の中心部を含めて発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。そして、そのような微細な発光素子を同一基板の実装面上に１００個以上配置することにより、明るさばらつきを有する複数の発光素子を集合したときの全体の明るさのばらつきを、１つの発光素子の明るさばらつきの１／１０以下に低減できる。上記発光素子の温度上昇による発光効率の低下量は素子毎にばらつくが、発光素子の１個当たりの発光面の面積を２,５００πμｍ２以下にすることより温度上昇が抑制されて、発光効率の低下量のばらつきが抑制されるので、微細な発光素子を１００個以上用いることによる明るさばらつきの低減効果がさらに高まる。さらに、発光素子を微小化して、同一基板上に分散させて配置することによって、例えば１個の発光素子と同等の光量を複数の微細な発光素子で得つつ、樹脂に照射される光が分散されて光強度を弱めることができ、樹脂の劣化を抑制して長寿命化が図れる。これにより、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　また、一実施形態の発光装置では、上記発光素子１個当たりの発光面の面積は６２５πμｍ２以下である。
　上記実施形態によれば、１個当たりの発光面の面積が６２５πμｍ２以下の複数の発光素子を同一基板の実装面上に配置することによって、発光面の中心部における基板側への横方向の熱流出が極めて効率的に行なわれる。したがって、発光時の温度上昇が顕著に抑制され、更なる発光装置の長寿命化と高効率化が実現する。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記基板の実装面の面積は、上記複数の発光素子の発光面積の総和に対して４倍以上であって、
　上記複数の発光素子は、上記基板の実装面上に略均等に分散して配置されている。
　上記実施形態によれば、複数の発光素子の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の基板の実装面上に複数の発光素子を略均等に分散して配置することによって、発光により発光素子に生じた熱の基板側への横方向の流出が効率よく行われると共に温度分布が均一になるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、例えば、図４０,図４１に示すように、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下の平坦な正方形(一辺の長さａ)の発光面を有する発光素子９１０を、正方形状の基板９００上に略均等に分散して配置する。このとき、１個あたりの発光素子９１０の発光面積(ａ２)に対して、１個の発光素子９１０が占有する基板９００の面積を４倍(４ａ２)にすると、従来の図３９に示す１つの発光素子(ＬＥＤチップ９０１)に比べて、図４０,図４１に示すように、互いに隣接する発光素子９１０間の距離を十分に確保しつつ、発光素子９１０の発光を分散させて光強度を弱めて、樹脂９１２の劣化を抑制することができる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記複数の発光素子は、棒状であって、
　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されている。
　上記実施形態によれば、棒状の複数の発光素子の長手方向が基板の実装面に対して平行になるように、複数の発光素子を基板の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光素子の発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記複数の発光素子は、発光ダイオードであって、
　上記基板上に所定の間隔をあけて形成された第１の電極と第２の電極との間に上記複数の発光ダイオードが接続され、
　上記複数の発光ダイオードは、上記第１の電極にアノードが接続されると共に上記第２の電極にカソードが接続された発光ダイオードと、上記第１の電極にカソードが接続されると共に上記第２の電極にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して上記基板上に配置され、
　交流電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に交流電圧を印加して上記複数の発光ダイオードが駆動される。
　上記実施形態によれば、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。また、上記第１,第２の電極間に接続する複数の発光ダイオードの極性を揃えて配列する必要がないので、製造時に複数の発光ダイオードの極性(向き)を揃える工程が不要となり工程を簡略化できる。また、発光ダイオードの極性(向き)を識別するために、発光ダイオードにマークを設ける必要がなく、極性識別のために発光ダイオードを特別な形状にする必要がなくなる。よって、発光ダイオードの製造工程を簡略化でき、製造コストも抑えることができる。なお、発光ダイオードのサイズが小さな場合や発光ダイオードの個数が多い場合、極性を揃えて発光ダイオードを配列するものに比べて、上記製造工程を格段に簡略化できる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記基板が放熱板上に取り付けられている。
　上記実施形態によれば、基板を放熱板上に取り付けることによって、さらに放熱効果が向上する。
　また、この発明の発光装置の製造方法では、
　１個当たりの発光面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されている発光装置を製造する発光装置の製造方法であって、
　少なくとも第１の電極および第２の電極を上記実装面に有する上記基板を作成する基板作成工程と、
　上記基板上に上記複数の発光素子を含んだ溶液を塗布する塗布工程と、
　少なくとも上記第１の電極と上記第２の電極に電圧を印加して、上記複数の発光素子を少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有することを特徴とする。
　上記構成によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を実装面に有する基板を作成し、その基板上に微細な複数の発光素子を含んだ液体を塗布する。その後、少なくとも第１の電極と第２の電極に電圧を印加して、微細な複数の発光素子を少なくとも第１の電極および第２の電極により規定される位置に配列させる。これにより、上記複数の発光素子を基板上の所定の位置に容易に配列させることができる。したがって、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。
　この発光装置の製造方法によって、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を実現することができる。また、上記発光装置の製造方法では、微細な複数の発光素子のみに半導体を用いることによって、使用する半導体の量を少なくできる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記配列工程の後、上記基板を複数の分割基板に分割する基板分割工程を有し、
　上記複数の分割基板上の夫々には、１００個以上の上記発光素子が配置されている。
　上記実施形態によれば、大面積の基板上に複数の発光素子を配列しておき、その基板を１００個以上の発光素子が夫々配置された複数の分割基板に分割するので、各工程を流動する基板数を少なくして大幅にコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極は、上記複数の発光素子を駆動するための電極として用いられる。
　上記実施形態によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を、複数の発光素子を駆動するための電極として用いることによって、配線工程を簡略化してコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記配列工程の後、上記基板上の上記複数の発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布する蛍光体塗布工程を有する。
　上記実施形態によれば、基板上に複数の発光素子を配列した後、基板上の複数の発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布することによって、材料費で大きな比率を占める蛍光体の使用量を減らしてコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記複数の発光素子は、棒状であって、
　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されている。
　上記実施形態によれば、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状の発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状の発光素子に対して相性がよい。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記棒状の発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、
　上記棒状の発光素子の上記半導体コアの一端側が露出している。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、半導体コアの一端側が露出していることによって、半導体コアの一端側の露出部分に一方の電極を接続し、半導体コアの他端側の半導体層に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層に接続する電極と半導体コアの露出部分が短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
　また、この発明の照明装置では、
　上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
　上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　また、この発明のバックライトでは、
　上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
　上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　以上より明らかなように、この発明の発光装置および発光装置の製造方法によれば、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命で高効率な発光装置を実現することができる。
　また、この発明の照明装置によれば、上記発光装置を用いることにより明るさのばらつきを低減できると共に、長寿命化と高効率化が実現できる。
　また、この発明のバックライトによれば、上記発光装置を用いることにより明るさのばらつきを低減できると共に、長寿命化と高効率化が実現できる。
図１はこの発明の第１実施形態の発光装置に用いられる発光素子の製造方法の工程図である。 図２は図１に続く工程図である。 図３は図２に続く工程図である。 図４はこの発明の第２実施形態の発光装置に用いられる発光素子の製造方法の工程図である。 図５は図４に続く工程図である。 図６は図５に続工程図である。 図７は図６に続く工程図である。 図８は図７に続く工程図である。 図９は図８に続く工程図である。 図１０は図９に続く工程図である。 図１１は図１０に続く工程図である。 図１２は図１１に続く工程図である。 図１３は図１２に続く工程図である。 図１４は図１３に続く工程図である。 図１５は図１４に続く工程図である。 図１６は図１５に続く工程図である。 図１７は図１６に続く工程図である。 図１８はこの発明の第３実施形態の発光装置に用いる絶縁性基板の平面図である。 図１９は図１８のXIX－XIX線から見た断面模式図である。 図２０は上記棒状構造発光素子を配列する原理を説明する図である。 図２１Ａは上記棒状構造発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。 図２１Ｂは上記棒状構造発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。 図２２は上記棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。 図２３はこの発明の第４実施形態の発光装置の製造方法の工程図である。 図２４は図２３に続く工程図である。 図２５は図２４に続く工程図である。 図２６はこの発明の第５実施形態の発光装置の製造方法の工程図である。 図２７は図２６に続く工程図である。 図２８は図２７に続く工程図である。 図２９は図２８に続く工程図である。 図３０は図２９に続く工程図である。 図３１は図３０に続く工程図である。 図３２はこの発明の第６実施形態の照明装置に用いられる発光装置の平面図である。 図３３は上記発光装置の側面図である。 図３４は上記発光装置を用いた照明装置の一例としてのＬＥＤ電球の側面図である。 図３５はこの発明の第７実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図である。 図３６は従来の発光装置の断面図である。 図３７は従来の発光装置の熱流出を説明するための断面模式図である。 図３８はこの発明の発光装置の熱流出を説明するための断面模式図である。 図３９は従来の発光装置の断面模式図である。 図４０はこの発明の発光装置の断面模式図である。 図４１はこの発明の発光装置の平面模式図である。 図４２は熱シミュレーションに用いたモデルを示す図である。 図４３はＬＥＤチップの直径に対する各部の温度を示す図である。 図４４はＬＥＤチップの直径に対する発光面の中心温度を示す図である。 図４５はＬＥＤチップの直径に対する発光面の中心温度と発光面の端部温度の差を示す図である。 図４６Ａは発光素子の発光面が平坦な円形状である場合を説明する図である。 図４６Ｂは発光素子の発光面が平坦な正方形状である場合を説明する図である。 図４６Ｃは円に対して面積を一定にしたままで微小な変形を加えた場合を説明する図である。
　まず、この発明の発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトの実施の形態を説明する前に、この発明の発光装置の特徴について説明する。
　この発明の発光装置は、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されていることを特徴としており、上記複数の発光素子は、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有する発光素子に限らず、筒状、畝状、半球状などの曲面で形成された発光面を有する発光素子であってもよい。
　例えば、同一基板の実装面上に１００個以上配置された複数の発光素子の発光面が平坦な円形状である場合、発光面の直径が１００μｍ(面積２,５００πμｍ２＝π×５０×５０μｍ２)を下回ると、発光素子の発光面の任意の点から外縁までの距離が５０μｍ未満となって、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われる。それゆえ、発光面の中心部を含めて発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。図３８に発光素子８０３の発光面の直径が１００μｍ未満のときの熱流出を示しており、図３８に示すように、発光素子８０３の発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われる。
　次に、熱シミュレーションにより、平坦な円形状の発光面を持つ発光素子の動作時の温度を示す。図４２は、シミュレーションに用いたモデルを示している。熱伝導性基板８５０は、ＬＥＤを実装する一般的な基板を想定しており、厚さ５０μｍのアルミニウム基板８５１に、厚さ５０μｍの絶縁のための樹脂コーティング８５２が被覆されている。熱導電性基板８５０は直径１０ｃｍとした。樹脂コーティング８５２上には、厚さ１０μｍのサファイア基板上にＧaＮからなる発光層が形成された、直径φのＬＥＤチップ８５３が配置されている。ここで、樹脂コーティング８５２上に配置されるＬＥＤチップ８５３の発光面の総面積(４００００πμｍ２)は、常に一定になるように制約を課した。すなわち、ＬＥＤチップ８５３の直径φが１／２となったときは、ＬＥＤチップ８５３の数を４倍に増やし、樹脂コーティング８５２上に略均等に配置した。これは、ＬＥＤチップ８５３の直径φを変えても、発生する熱量を等しくするためである。熱導電性基板８５０は熱抵抗Ｒｔｈで室温(２７℃)の外界と接続されている。この熱抵抗Ｒｔｈは、熱伝導性基板８５０の下に敷かれる樹脂基板、放熱経路に設置される金属、放熱フィン、および放熱フィンから大気への各熱抵抗を反映するものである。
　熱シミュレーションに用いた熱伝導率は、アルミニウム基板８５１が２３７Ｗ／ｍＫ、樹脂コーティング８５２が０．５Ｗ／ｍＫ、サファイア基板が３５Ｗ／ｍＫである。熱抵抗Ｒｔｈは７５℃／Ｗとした。発光面の発熱密度は１０６Ｗ／ｍ２とした。
　図４３は、熱シミュレーションにより求めた各部の温度を示すグラフである。図４３において、「◆」は定常状態での発光面の中心温度(図４２のＡでの温度)、「×」は発光面の端部温度(図４２のＢでの温度)、「■」は基板温度(ＬＥＤチップ８５３の直下におけるアルミニウム基板８５１の温度(図４２のＣでの温度)であり、ＬＥＤチップ８５３の直径φ依存を示す。ここで、基板温度は直径φが変わってもそれほど変化していないが、これは総発熱量を一定としたためである。
　図４４は、発光面の中心温度のみを表示したグラフである。ここで、ＬＥＤチップ８５３の直径が１００μｍ(面積２,５００πμｍ２＝π×５０×５０μｍ２)以下になると、発光面の中心温度が急速に低下することがわかる(図４４の点線で示す発光面の中心温度の低下傾向よりも温度低下が顕著になる)。これは、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われること、すなわち図３８に表した状態が実現していることを示唆している。発光面の中心温度とは、すなわち発光素子のなかで最も高温の部分であるから、この温度を下げることは、発光素子の効率を向上させ、周囲の樹脂や蛍光体の劣化を抑制して長寿命化させたりできることを意味する。
　図４５は、発光面の中心温度と発光面の端部温度の差を表示したグラフである。光面の中心温度と発光面の端部温度の差は、発光面の中心付近でどの程度熱がこもっているかを示す指標となる。ここで、ＬＥＤチップ８５３の直径が５０μｍ(面積６２５πμｍ２＝π×２５×２５μｍ２)以下となると、発光面の中心温度と発光面の端部温度の差がほぼ０となることがわかる(図４４の点線で示す発光面の中心温度の低下傾向よりも温度低下がさらに顕著になる)。すなわち、ＬＥＤチップ８５３の直径が５０μｍ以下のとき、発光面の中心付近で全く熱がこもらず、基板側への横方向の熱流出が極めて効率的に行なわれることを示している。したがって、発光時の温度上昇が顕著に抑制され、更なる発光装置の長寿命化と高効率化が実現する。
　ここまで、発光素子の発光面が平坦な円形状である場合を説明した(図４６Ａ参照)。次に、発光素子が平坦であって任意の形状をしている場合を考える。例えば、発光素子の発光面が平坦な正方形状である場合、図４６Ｂに示すように、発光面の一辺が５０√πμｍ(面積２,５００πμｍ２＝５０√π×５０√πμｍ)とするとき、発光素子の発光面の任意の点から外縁までの最短距離が４４．３１μｍ未満となって、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われる。また、図４６Ｃに示すように、円に対して面積を一定にしたまま、いかなる微小な変形を加えても、円の中心から外縁までの最短距離は短くなる。すなわち、発光素子の発光面が同一面積であれば平坦な円形状であるときが最も熱が逃げにくく、発光面の面積が２,５００πμｍ２以下であれば、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの他の平坦な発光面では、発光素子の発光面の任意の点から外縁までの最短距離が必ず５０μｍ未満となって、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われるので、発光時の温度上昇が抑制される。
　さらに、例えば、上記複数の発光素子が棒状であってかつ発光面が円筒状である場合、発光素子の長手方向が基板の実装面に対して平行になるように、発光素子を基板の実装面上に配置することによって、発光素子の発光面の任意の点から外縁までの距離は、平坦な発光面よりもはるかに短くなって発光面のどの点においても基板側への横方向(軸の両側)の熱流出が行われるので、発光時の温度上昇が効果的に抑制される。
　そして、そのような微細な発光素子を同一基板の実装面上に１００個以上配置することにより、所望の光量を得て、かつ、発光時の温度上昇を抑制することができる。
　また、通常、発光素子毎の明るさばらつきは、順方向電圧(Ｖｆ)のばらつきにより５０％に達することもある。従来は、点灯試験によりスペックを外れた発光素子を排除したり、同様な明るさの発光素子にグループ分けして使用したりしていた。しかしながら、Ｘ％の明るさばらつきを有する発光素子をｎ個集合したとき、全体の明るさのばらつきは、Ｙ＝Ｘ／√ｎ[％]となる。すなわち、ｎ＝１００のとき、夫々の発光素子が５０％のばらつきをもっていても全体の明るさのばらつきは１／１０の５％となってスペックを満たすことができる。これにより、夫々の発光素子の点灯試験が不要となり、コストを削減できる。
　また、従来は発光素子が発する光により発光素子を覆う樹脂が劣化し、寿命が短いという問題があったが、この発明では、発光素子を微小化し、同一基板の実装面上に分散させて配置することによって、例えば１個の発光素子と同等の光量を複数の微細な発光素子で得つつ、樹脂に照射される光が分散されて光強度を弱めることができ、樹脂の劣化を抑制して長寿命化が図れる。
　このようにして、この発明の発光装置では、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　以下、この発明の発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトを図示の実施の形態により詳細に説明する。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
　〔第１実施形態〕
　図１～図３はこの発明の第１実施形態の発光装置に用いられる発光素子の製造方法の工程図を示している。図１に示すｎ型ＧaＮ基板１上に、図２に示すように、エピタキシャル成長によりｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２を成膜した後、上記量子井戸層２上にエピタキシャル成長によりｐ型ＧaＮ層３を成膜する。
　次に、図３に示すように、量子井戸層２とｐ型ＧaＮ層３が形成されたｎ型ＧaＮ基板１を、ダイシングにより発光素子の一例としての複数の半導体チップ１０に分割する。この分割された半導体チップ１０は、１辺が５０√πμｍ以下の正方形状で厚さが１０μｍとし、発光面が平坦な正方形状をしている。ここで、１個当たりの半導体チップ１０の発光面積は２,５００πμｍ２(＝５０√π×５０√πμｍ)以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)となる。また、量子井戸層２は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
　そして、この第１実施形態の発光装置では、図３に示す半導体チップ１０を同一基板の実装面上に略均等に分散して１００個以上配置する。
　上記発光装置によれば、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の半導体チップ１０を同一基板の実装面上に配置することによって、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われて、発光面の中心部を含めて発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。そして、そのような微細な半導体チップ１０を同一基板の実装面上に１００個以上配置することにより、明るさばらつきを有する複数の半導体チップ１０を集合したときの全体の明るさのばらつきを、１つの半導体チップ１０の明るさばらつきの１／１０以下に低減できる。上記半導体チップ１０の温度上昇による発光効率の低下量は素子毎にばらつくが、半導体チップ１０の１個当たりの発光面の面積を２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)にすることより温度上昇が抑制されて、発光効率の低下量のばらつきが抑制されるので、微細な半導体チップ１０を１００個以上用いることによる明るさばらつきの低減効果がさらに高まる。
　さらに、半導体チップ１０を微小化して、同一基板の実装面上に分散させて配置することによって、例えば１個の発光素子と同等の光量を複数の微細な半導体チップ１０で得つつ、樹脂に照射される光が分散されて光強度を弱めることができ、樹脂の劣化を抑制して長寿命化が図れる。
　このようにして、上記発光装置によれば、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現することができる。
　ここで、複数の半導体チップ１０の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の基板上に複数の発光素子を略均等に分散して配置することによって、発光により発光素子に生じた熱の横方向への流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　上記第１実施形態では、発光面が平坦な正方形状の発光素子を用いたが、この発明の発光素子はこれに限らず、円形状、楕円状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有する発光素子でもよい。
　〔第２実施形態〕
　図４～図１７はこの発明の第２実施形態の発光素子の製造方法を順に示す工程図である。
　この第２実施形態では、まず、図４に示すように、用意したサファイア基板１０１を洗浄する。
　次に、図５に示すように、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜する。
　次に、図６に示すように、ｎ型ＧaＮ膜１０２上にマスク層１０３をデポジションによって形成する。このマスク層１０３は、例えば、ＳiＮまたはＳiＯ２で作製される。
　次に、上記マスク層１０３上にレジスト層１０５を塗布し、露光および現像(デベロップ)を行い、さらに、ドライエッチングを行って、図７に示すように、レジスト層１０５およびマスク層１０３に穴１０５Ａ,１０３Ａを形成する。この穴１０５Ａ,１０３Ａによって、ｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａが露出している。上記マスク層１０３が成長マスクとなり、マスク層１０３に形成された穴１０３Ａが成長穴となる。
　次に、触媒金属形成工程において、図８に示すように、レジスト層１０５上および穴１０３Ａに露出したｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａ上に触媒金属１０６を蒸着(デポジション)させる。この触媒金属１０６としては、例えば、Ｎi、Ｆeなどを採用できる。
　次に、リフトオフにより、レジスト層１０５およびレジスト層１０５上の触媒金属１０６を除去し、図９に示すように、ｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａ上の触媒金属１０６を残し、次に、洗浄を行う。
　次に、半導体コア形成工程において、図１０に示すように、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて触媒金属１０６の存在下で断面ほぼ六角形の棒状の半導体コア１０７を形成する。この棒状の半導体コア１０７は、例えば、長さ２５μｍに成長させる。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ３)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ４)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ２)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア１０７を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、サファイア基板１０１表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。成長方向や成長温度などの成長条件に依存するが、成長させる半導体コアの直径が数１０ｎｍから数１００ｎｍ程度の小さい場合に断面がほぼ円形に近い形状になりやすい傾向があり、直径が０．５μｍ程度から数μｍに大きくなると断面がほぼ六角形で成長させることが容易になる傾向がある。
　上記レジスト層１０５の穴１０５Ａ,マスク層１０３の穴１０３Ａを複数個形成し、この複数個の穴１０５Ａ,１０３Ａに露出した複数箇所のｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａに触媒金属１０６を形成して、複数本の棒状の半導体コア１０７を形成する。
　次に、図１１に示すように、ＭＯＣＶＤにより、ｎ型ＧaＮからなる半導体コア１０７およびマスク層１０３を覆うように、ｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８を成膜する。この量子井戸層１０８は、発光波長に応じて設定温度を７５０℃にし、キャリアガスに窒素(Ｎ２)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ３、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア１０７上およびマスク層１０３上にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８を形成することができる。なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
　次に、半導体層形成工程において、図１１に示すように、ＭＯＣＶＤにより、量子井戸層１０８の全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０を形成する。この半導体層１１０は、設定温度を９００℃にし、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ３を使用し、ｐ型不純物供給用にＣｐ２Ｍｇを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０を形成できる。
　上記ＭＯＣＶＤによる量子井戸層１０８および半導体層１１０の成長において、触媒金属１０６を付けた状態で成膜するので、半導体コア１０７の側面１０７Ｂを覆う部分の成長速度に比べて、触媒金属１０６と半導体コア１０７の先端面１０７Ａとの間の部分の成長速度が速く、例えば１０～１００倍になる。具体的一例として、触媒金属１０６が付着した箇所のＧaＮの成長速度が５０～１００μｍ/時であるのに対して、触媒金属が付着していない箇所のＧaＮの成長速度は１～２μｍ/時になる。よって、量子井戸層１０８，半導体層１１０は、その先端部１０８Ａ,１１０Ａの膜厚が、側面部１０８Ｂ,１１０Ｂの膜厚に比べて厚くなる。
　次に、図１２に示すように、触媒金属除去工程において、半導体コア１０７上の触媒金属１０６をエッチングにより除去した後に洗浄を行い、アニールにより半導体層１１０を活性にする。ここで、上記半導体コア１０７の先端面１０７Ａを覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０の先端部１０８Ａ,１１０Ａの肉厚が半導体コア１０７の側面１０７Ｂを覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０の側面部１０８Ｂ,１１０Ｂの肉厚よりも厚いので、金属除去面のダメージや欠陥がＰＮ接合に悪影響を及ぼし難くなる。また、エッチングの際に半導体コア１０７が半導体層１１０から露出することを防止できる。
　次に、図１３に示すように、ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０の全面に導電膜１１１を形成する。この導電膜１１１の材質は、ポリシリコン，ＩＴＯ(錫添加酸化インジウム)等を採用できる。この導電膜１１１の膜厚は例えば２００ｎｍとする。そして、上記導電膜１１１を成膜後、５００℃から６００℃で熱処理を行うことで、ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０と導電膜１１１とのコンタクト抵抗を下げることができる。なお、導電膜１１１は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、ＩＴＯによる導電膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。
　次に、図１４に示すように、ドライエッチングのＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、半導体コア１０７上およびマスク層１０３上で横方向に延在する部分の導電膜１１１を除去する。また、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面１０７Ａ上を覆う半導体層１１０の先端部１１０Ａを或る厚さ分だけ除去する。また、上記ＲＩＥにより、マスク層１０３上で導電膜１１１を越えて横方向に延在する領域の半導体層１１０を除去する。また、上記ＲＩＥにより、マスク層１０３上で導電膜１１１を越えて横方向に延在する領域の量子井戸層１０８を除去する。
　前述の如く、上記ＲＩＥの前には、量子井戸層１０８の先端部１０８Ａの膜厚は、側面部１０８Ｂの膜厚に比べて十分に厚く、半導体層１１０の先端部１１０Ａの膜厚が側面部１１０Ｂの膜厚に比べて十分に厚いので、上記ＲＩＥの後に、先端部で半導体コア１０７が露出することはない。したがって、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面を覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０と、半導体コア１０７の側面を覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０,導電膜１１１とが残る。
　次に、図１５に示すように、エッチングにより、マスク層１０３(図１４に示す)を除去する。このマスク層１０３が酸化シリコン(ＳiＯ２)あるいは窒化シリコン(Ｓi３Ｎ４)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コア１０７および半導体コア１０７を覆う半導体層１１０,導電膜１１１の部分に影響を与えずにマスク層１０３をエッチングできる。また、ＣＦ４やＸeＦ２を用いたドライエッチングにより、容易に半導体コア１０７および半導体コア１０７を覆う半導体層１１０,導電膜１１１の部分に影響を与えずにマスク層１０３をエッチングすることができる。これにより、半導体コア１０７は、サファイア基板１０１側の露出部分１０７Ｃの外周面が露出する。
　次に、図１６に示すように、ＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、下地ｎ型ＧaＮ膜１０２をエッチングして、サファイア基板１０１表面を露出させる。これにより、半導体コア１０７に連なるｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂが形成される。ここで、先端面１０７Ａ上の半導体層１１０と量子井戸層１０８の厚さが下地ｎ型ＧaＮ膜１０２の厚さに比べて十分に厚くなるようにしているので、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面１０７Ａが露出しないようにできる。
　これにより、上記ｎ型ＧaＮからなる半導体コア１０７とｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８とｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０および導電膜１１１,ｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂで構成される棒状構造の発光素子がサファイア基板１０１上に形成される。
　次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて下地基板(サファイア基板１０１)を基板平面に沿って振動させることにより、下地基板上に立設する半導体コア１０７を折り曲げるように、量子井戸層１０８と半導体層１１０,導電膜１１１に覆われた半導体コア１０７に対して応力が働いて、図１７に示すように、量子井戸層１０８と半導体層１１０,導電膜１１１に覆われた半導体コア１０７が下地基板から切り離される。
　こうして、下地基板から切り離なされた微細な棒状構造発光素子を製造することができる。
　また、上記半導体コア１０７を超音波を用いて基板から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げることによって切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。
　さらに、上記棒状構造発光素子は、半導体層１１０が半導体コア１０７の外周面から半径方向外向に結晶成長し、径方向の成長距離が短くかつ欠陥が外向に逃げるため、結晶欠陥の少ない半導体層１１０により半導体コア１０７を覆うことができる。したがって、特性の良好な棒状構造発光素子を実現することができる。
　この発光素子の製造方法によれば、下地基板から切り離された微細な棒状構造発光素子１００を製造することができる。また、上記サファイア基板１０１を再利用できる。また、上記棒状構造発光素子１００は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層１１０で覆われた半導体コア１０７の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。また、図１６に示すように、ＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、下地ｎ型ＧaＮ膜１０２をエッチングして段部１０２Ｂを形成したが、この下地ｎ型ＧaＮ膜１０２のエッチングを省略して段部１０２Ｂのない下地ｎ型ＧaＮ膜１０２から半導体コア１０７を切り離して、段部１０２Ｂを有していない棒状構造発光素子を作製してもよい。
　ここで、棒状構造発光素子１００の直径を１μｍ、長さを２５μｍとしているので、１個当たりの棒状構造発光素子１００の発光面積すなわち量子井戸層１０８の面積は、略(２５×π×(０．５)２μｍ２－(露出部分１０７Ｃの外周面積))となる(２,５００πμｍ２以下)。
　そして、この第２実施形態の発光装置は、図１７に示す棒状構造発光素子１００の長手方向が基板(図示せず)の実装面に対して平行になるように、棒状構造発光素子１００を同一基板の実装面上に略均等に分散して１００個以上配置する。
　上記発光装置によれば、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の棒状構造発光素子１００を同一基板の実装面上に配置することによって、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われて、発光面の中心部を含めて発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。そして、そのような微細な棒状構造発光素子１００を同一基板の実装面上に１００個以上配置することにより、明るさばらつきを有する複数の棒状構造発光素子１００を集合したときの全体の明るさのばらつきを、１つの棒状構造発光素子１００の明るさばらつきの１／１０以下に低減できる。上記棒状構造発光素子１００の温度上昇による発光効率の低下量は素子毎にばらつくが、棒状構造発光素子１００の１個当たりの発光面の面積を２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)にすることより温度上昇が抑制されて、発光効率の低下量のばらつきが抑制されるので、微細な棒状構造発光素子１００を１００個以上用いることによる明るさばらつきの低減効果がさらに高まる。
　さらに、棒状構造発光素子１００を微小化して、同一基板の実装面上に分散させて配置することによって、例えば１個の発光素子と同等の光量を複数の微細な棒状構造発光素子１００で得つつ、樹脂に照射される光が分散されて光強度を弱めることができ、樹脂の劣化を抑制して長寿命化が図れる。
　このようにして、上記発光装置によれば、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現することができる。
　ここで、複数の棒状構造発光素子１００の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の基板(図示せず)上に複数の棒状構造発光素子１００を略均等に分散して配置することによって、発光により棒状構造発光素子１００に生じた熱の基板側への横方向の流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、複数の棒状構造発光素子１００の長手方向が基板(図示せず)の実装面に対して平行になるように、複数の棒状構造発光素子１００を基板の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、棒状の棒状構造発光素子１００が、棒状の半導体コア１０７を同心状に囲む筒状の発光面(量子井戸層１０８)を有することによって、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の棒状構造発光素子１００が同一基板の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、棒状構造発光素子１００の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
　また、棒状の棒状構造発光素子１００が、ｐ型の棒状の半導体コア１０７と、その半導体コア１０７の外周を覆うように形成されたｎ型の筒状の半導体層１１０とを有し、半導体コア１０７の一端側が露出していることによって、半導体コア１０７の一端側の露出部分１０７Ｃに一方の電極を接続し、半導体コア１０７の他端側の半導体層１１０に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層１１０に接続する電極と半導体コア１０７の露出部分１０７Ｃが短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
　なお、上記半導体コア１０７の露出部分１０７Ｃと半導体層１１０に覆われた被覆部分のそれぞれの断面は六角形状に限るものではなく、他の多角形や円形の断面形状でもよく、また、半導体コアの露出部分と被覆部分とが異なる断面形状であってもよい。
　また、この実施形態の発光素子の製造方法によれば、上記ｎ型の半導体コア１０７の先端面１０７Ａだけでなく側面１０７Ｂにもｐ型の半導体層１１０を形成するので、ｐｎ接合の面積を大きくでき、発光面積を大きくすることができ、発光効率を向上できる。また、上記触媒金属１０６を用いてｎ型の半導体コア１０７を形成するので、ｎ型の半導体コア１０７の成長速度を速くできる。このため、半導体コア１０７を従来に比べ短時間で長くでき、ｎ型の半導体コア１０７の長さと比例関係になる発光面積を一層大きくすることができる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７の先端面１０７Ａおよび側面がｐ型の半導体層１１０で覆われるので、ｐ型の半導体層１１０のための電極とｎ型の半導体コア１０７とが短絡することを防止できる。
　また、この実施形態の発光素子の製造方法によれば、触媒金属１０６を残した状態でｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０を形成するので、ｎ型の半導体コア１０７の形成とｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０の形成とを同一製造装置内で連続して行うことができる。よって、工程削減、製造時間の短縮ができる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７を形成後、この半導体コア１０７を製造装置外に出す必要が無いので、ｎ型の半導体コア１０７の表面にコンタミが付着しないようにでき、素子特性を改善できる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７の形成とｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０の形成とを連続して行うことができるので、大きな温度変化や成長の停止などを回避して結晶性を改善でき、素子特性を改善できる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７を形成した直後に触媒金属１０６を除去するエッチングを行わないことで、ｎ型の半導体コア１０７の表面(すなわち、ｐ型の半導体層１１０との界面)へのダメージを無くすることができ、素子特性を改善できる。
　また、この実施形態では、サファイア基板１０１上に触媒金属１０６を付けたままでｎ型の半導体コア１０７とｐ型の半導体層１１０を順に形成するので、触媒金属１０６に接する部分の成長速度が触媒金属１０６に接しない部分の成長速度に比べて格段に(例えば１０～１００倍)速くなる。したがって、寸法の縦横比が高い発光素子を作製できる。この第２実施形態では、一例として、棒状構造発光素子１００の直径を１μｍ、長さを２５μｍとしている。また、上記触媒金属１０６下でｎ型の半導体コア１０７とｐ型の半導体層１１０とを連続して積層できるので、ＰＮ接合部の欠陥を少なくすることができる。
　また、この実施形態の製造方法によれば、マスク層１０３を除去して、半導体コア１０７のサファイア基板１０１側の露出部分１０７Ｃを露出させるので、半導体層１１０のエッチング量を少なくできる。また、上記棒状構造発光素子１００は、半導体コア１０７に連なるｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂによって、半導体コア１０７に対して容易にコンタクトを取ることができる。また、上記棒状構造発光素子１００は、量子井戸層１０８により発光効率を向上できる。
　また、上記実施形態では、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜したが、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜する工程をなくして、サファイア基板１０１上に直接にマスク層１０３を形成してもよい。また、上記実施形態では、触媒金属除去工程において、半導体コア１０７上の触媒金属１０６をエッチングにより除去したが、この触媒金属除去工程をなくして、触媒金属１０６を残したままで導電膜１１１を形成してもよい。また、上記実施形態では、図１４に示すように、ＲＩＥによって、導電膜１１１,ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０,量子井戸層１０８をエッチングしたが、このＲＩＥによるエッチング工程をなくし、次のマスク層１０３を除去する工程において、各層一斉リフトオフによりマスク層１０３を除去してもよい。
　また、上記第２実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コア１０７を結晶成長させたが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアを形成してもよい。また、成長穴を有する成長マスクを用いて半導体コアを基板上に結晶成長させたが、基板上に金属種を配置して、金属種から半導体コアを結晶成長させてもよい。
　また、上記第２実施形態では、半導体層１１０に覆われた半導体コア１０７を、超音波を用いてサファイア基板１０１から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げて切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。
　〔第３実施形態〕
　図１８はこの発明の第３実施形態の発光装置の製造方法に用いる絶縁性基板の平面図を示している。なお、この第３実施形態の発光装置に用いられる棒状構造発光素子は、第１,第２実施形態の発光素子を用いてもよいし、他の棒状の発光素子を用いてもよい。
　この第３実施形態の発光装置では、図１８に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に、第１,第２の電極の一例としての金属電極２０１,２０２を形成した絶縁性基板２００を作成する。絶縁性基板２００はガラス、セラミック、酸化アルミニウム、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。
　上記金属電極２０１,２０２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。
　図１８では省略されているが、金属電極２０１,２０２には外部から電位を与えられるように、パッドを形成している。
　次に、配列工程において、金属電極２０１,２０２が対向する部分(配列領域)に棒状構造発光素子を配列する。図１８では、図を見やすくするため、棒状構造発光素子を配列する配列領域を９×３個としているが、実際は１００個以上の任意の個数の配列領域とする。
　図１９は図１８のXIX－XIX線から見た断面模式図である。
　まず、塗布工程において、図１９に示すように、絶縁性基板２００上に、棒状構造発光素子２１０を含んだイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)２１１を薄く塗布する。ＩＰＡ２１１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよい。あるいは、ＩＰＡ２１１は、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。
　ただし、液体を通じて金属電極２０１,２０２間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極２０１,２０２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極２０１,２０２を覆うように、絶縁性基板２００表面全体に、１０ｎｍ～３０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。
　棒状構造発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を塗布する厚さは、次に棒状構造発光素子２１０を配列する工程で、棒状構造発光素子２１０が配列できるよう、液体中で棒状構造発光素子２１０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ２１１を塗布する厚さは、棒状構造発光素子２１０の太さ以上であり、例えば、数μｍ～数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造発光素子２１０が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造発光素子２１０の量は、１×１０4本／ｃｍ3～１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
　棒状構造発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を塗布するために、棒状構造発光素子２１０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。
　ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、…、またはそれらの混合物、あるいは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、棒状構造発光素子２１０の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。
　次に、金属電極２０１,２０２間に電位差を与える。この第３実施形態では、１Ｖの電位差とするのが適当であった。金属電極２０１,２０２の電位差は、０．１～１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造発光素子２１０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、１～５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。
　図２０は上記棒状構造発光素子２１０が金属電極２０１,２０２上に配列する原理を示している。図２０に示すように、金属電極２０１に電位ＶLを印加し、金属電極２０２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、金属電極２０１には負電荷が誘起され、金属電極２０２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造発光素子２１０が接近すると、棒状構造発光素子２１０において、金属電極２０１に近い側に正電荷が誘起され、金属電極２０２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造発光素子２１０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造発光素子２１０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造発光素子２１０との間に静電力により引力が働き、棒状構造発光素子２１０は、金属電極２０１,２０２間に生じる電気力線に沿うと共に、各棒状構造発光素子２１０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。しかしながら、例えば、第２実施形態に示す棒状構造発光素子では、半導体層１１０に覆われた半導体コア１０７の露出部分側の向きは一定にならず、ランダムになる。
　以上のように、棒状構造発光素子２１０が金属電極２０１,２０２間に発生した外部電場により、棒状構造発光素子２１０に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極２０１,２０２に棒状構造発光素子２１０を吸着させるので、棒状構造発光素子２１０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、棒状構造発光素子２１０の大きさは、液体の塗布量(厚さ)により変化する。液体の塗布量が少ない場合は、棒状構造発光素子２１０はナノオーダーサイズでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、マイクロオーダーサイズであってもかまわない。
　棒状構造発光素子２１０が電気的に中性ではなく、正または負に帯電している場合は、金属電極２０１,２０２間に静的な電位差(ＤＣ)を与えるだけでは、棒状構造発光素子２１０を安定して配列することができない。例えば、棒状構造発光素子２１０が正味として正に帯電した場合は、正電荷が誘起されている金属電極２０２との引力が相対的に弱くなる。そのため、棒状構造発光素子２１０の配列が非対象になる。
　そのような場合は、図２１Ａ,図２１Ｂに示すように、金属電極２０１,２０２間にＡＣ電圧を印加することが好ましい。図２１Ａ,図２１Ｂにおいては、金属電極２０２に基準電位を、金属電極２０１には振幅ＶPPL／２のＡＣ電圧を印加している。こうすることにより、棒状構造発光素子２１０が帯電している場合でも、配列を対象に保つことができる。なお、この場合の金属電極２０２に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz～１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz～１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、金属電極２０１,２０２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、ＶPPLは１Ｖ程度とするのが好ましかった。
　次に、金属電極２０１,２０２上に、棒状構造発光素子２１０を配列させた後、絶縁性基板２００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子２１０を金属電極２０１,２０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
　図２２は上記棒状構造発光素子２１０を配列した絶縁性基板２００の平面図を示している。なお、図２２では、図を見やすくするために棒状構造発光素子２１０の数を少なくしているが、実際は１００個以上の棒状構造発光素子２１０が同一の絶縁性基板２００上に配置されている。
　図２２に示す棒状構造発光素子２１０を配列した絶縁性基板２００を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現することができる。また、この棒状構造発光素子２１０を配列した絶縁性基板２００を照明装置として用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現することができる。
　上記棒状構造発光素子２１０のｐｎの極性は、一方に揃っておらず、ランダムに配列されている。このため、駆動時は交流電圧により駆動されて、異なる極性の棒状構造発光素子２１０が交互に発光することになる。
　また、上記発光装置の製造方法によれば、独立した電位が夫々与えられる２つの金属電極２０１,２０２を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板２００を作成し、その絶縁性基板２００上に、１個当たりの発光面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の棒状構造発光素子２１０を含んだ液体を塗布する。その後、２つの金属電極２０１,２０２に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子２１０を２つの金属電極２０１,２０２により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子２１０を所定の絶縁性基板２００上に容易に配列させることができる。
　したがって、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。
　この発光装置の製造方法によって、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
　また、上記発光装置の製造方法では、使用する半導体の量を少なくできる。さらに、上記棒状構造発光素子２１０は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置を実現することができる。
　また、上記発光装置では、複数の棒状構造発光素子２１０の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の絶縁性基板２００の実装面上に複数の発光素子を略均等に分散して配置することによって、発光により発光素子に生じた熱の横方向への流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、複数の棒状構造発光素子２１０の長手方向が絶縁性基板２００の実装面に対して平行になるように、棒状構造発光素子２１０を絶縁性基板２００の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりも絶縁性基板２００への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造発光素子に対して相性がよい。
　また、上記棒状構造発光素子２１０は、発光ダイオードであって、金属電極２０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極２０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極２０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極２０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して絶縁性基板２００上に配置されることになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極２０１(第１の電極)と金属電極２０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
　また、少なくとも金属電極２０１(第１の電極)および金属電極２０２(第２の電極)を、複数の棒状構造発光素子２１０を駆動するための電極として用いることによって、配線工程を簡略化してコストを削減できる。
　上記第３実施形態の発光装置の製造方法では、棒状構造発光素子を用いたが、発光素子はこれに限らず、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有し、その発光面が基板に対して平行になるように実装面上に配置される形態の発光素子でもよい。しかしながら、この第３実施形態の発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用するので、分極させるのに好都合な棒状の発光素子が望ましい。
　〔第４実施形態〕
　図２３～図２５はこの発明の第４実施形態の発光装置の製造方法の工程図を示している。
　この第４実施形態の発光装置の製造方法は、第２実施形態のような棒状構造発光素子を同一基板の実装面上に１００個以上配置するものである。この発光装置の製造方法に用いる棒状構造発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、棒状の発光素子の半導体コアの一端側が露出しているものであればよい。
　上記第４実施形態の発光装置の製造方法では、図２３に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に第１,第２の電極の一例としての金属電極３０１,３０２を形成した絶縁性基板３００を作成する。
　次に、配列工程において、絶縁性基板３００上に、長手方向が絶縁性基板３００の実装面に対して平行になるように１００個以上の棒状構造発光素子３１０を配置する。この配列工程では、第３実施形態の発光装置の製造方法と同様の方法を用いて、金属電極３０１,３０２上に、液体中の棒状構造発光素子３１０を配列させた後、絶縁性基板３００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子３１０を金属電極３０１,３０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
　上記棒状構造発光素子３１０は、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア３１１と、上記半導体コア３１１の一端側の部分を覆わないで露出部分３１１aとするように、半導体コア３１１の露出部分３１１a以外の被覆部分３１１bを覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層３１２とを備えている。上記棒状構造発光素子３１０の一端側の露出部分３１１aを金属電極３０１に接続すると共に、棒状構造発光素子３１０の他端側の半導体層３１２を金属電極３０２に接続する。
　次に、図２４に示すように、絶縁性基板３００上に層間絶縁膜３０３を形成し、その層間絶縁膜３０３をパターンニングして金属電極３０１上と金属電極３０２上にコンタクトホール３０３aを夫々形成する。
　次に、図２５に示すように、２つのコンタクトホール３０３aを埋めるように金属配線３０４,３０５を形成する。
　このようにして、絶縁性基板３００の実装面上に配置された１００個以上の棒状構造発光素子３１０を一括して配置すると共に、複数の棒状構造発光素子３１０に金属配線を一括して接続することができる。ここで、棒状構造発光素子３１０の１個当たりの発光面積を２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)とする。また、図２３～図２５では、棒状構造発光素子３１０の中央部が絶縁性基板３００から浮いた状態で示されているが、実際は、棒状構造発光素子３１０は、第３実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、絶縁性基板３００表面と棒状構造発光素子３１０の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板３００上に接している。なお、棒状発光素子３１０が直接絶縁性基板３００上に接しない場合であっても、層間絶縁膜３０３を介して絶縁性基板３００と接することとなる。
　なお、棒状構造発光素子３１０の中央部分と絶縁性基板３００との間に、棒状構造発光素子３１０を支持するように金属部を設けて、棒状構造発光素子３１０の中央部分が金属部を介して絶縁性基板３００に接するようにしてもよい。
　上記発光装置の製造方法によれば、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができ、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
　上記発光装置では、複数の棒状構造発光素子３１０の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の絶縁性基板３００の実装面上に複数の棒状構造発光素子３１０を略均等に分散して配置することによって、発光により発光素子に生じた熱の基板側への横方向の流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、複数の棒状構造発光素子３１０の長手方向が絶縁性基板３００の実装面に対して平行になるように、棒状構造発光素子３１０を絶縁性基板３００の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりも絶縁性基板３００側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造発光素子に対して相性がよい。
　また、上記複数の棒状構造発光素子３１０は、露出部分３１１aがアノード、被覆部分３１１bがカソードの発光ダイオードであって、金属電極３０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極３０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極３０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極３０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して絶縁性基板３００上に配置されことになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極３０１(第１の電極)と金属電極３０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
　また、棒状構造発光素子３１０が、棒状の半導体コア３１１を同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の棒状構造発光素子３１０が同一絶縁性基板３００の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、棒状構造発光素子３１０の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
　また、棒状構造発光素子３１０が、ｐ型の棒状の半導体コア３１１と、その半導体コア３１１の外周を覆うように形成されたｎ型の筒状の半導体層３１２とを有し、半導体コア３１１の一端側が露出していることによって、半導体コア３１１の一端側の露出部分３１１aに一方の電極を接続し、半導体コア１０７の他端側の半導体層３１２に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層３１２に接続する電極と半導体コア３１１の露出部分３１１aが短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
　〔第５実施形態〕
　図２６～図３１はこの発明の第５実施形態の発光装置の製造方法の工程図を示している。なお、図２６～図３０では、発光装置の一部のみを示し、図３１で発光装置の全体像を示している。
　この第５実施形態の発光装置の製造方法は、第２実施形態のような棒状構造発光素子を同一基板の実装面上に１００個以上配置するものである。この発光装置の製造方法に用いる棒状構造発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、棒状の発光素子の半導体コアの一端側が露出しているものであればよい。
　この第５実施形態の発光装置の製造方法では、図２６の断面図および図２７の平面図に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に第１,第２の電極の一例としての金属電極４０１,４０２が形成された絶縁性基板４００を作成する。
　次に、配列工程において、絶縁性基板４００上に、長手方向が絶縁性基板４００の実装面に対して平行になるように複数の棒状構造発光素子４１０を配置する。この配列工程では、第３実施形態の発光装置の製造方法と同様の方法を用いて、金属電極４０１,４０２上に、液体中の棒状構造発光素子４１０を配列させた後、絶縁性基板４００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子４１０を金属電極４０１,４０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させる。
　上記棒状構造発光素子４１０は、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア４１１と、上記半導体コア４１１の一端側の部分を覆わないで露出部分４１１aとするように、半導体コア４１１の露出部分４１１a以外の被覆部分４１１bを覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層４１２とを備えている。上記棒状構造発光素子４１０の一端側の露出部分４１１aを金属電極４０１に導電性接着剤などの金属インクからなる接着部４０３により接続すると共に、棒状構造発光素子４１０の他端側の半導体層４１２を金属電極４０２に導電性接着剤などの金属インクからなる接着部４０４により接続する。ここで、金属インクは、インクジェット法などにより絶縁性基板４００上の所定の箇所に塗布する。
　次に、図２８の平面図および図２９の断面図に示すように、絶縁性基板４００上の複数の棒状構造発光素子４１０が配置された領域に蛍光体４２０を選択的に塗布する(蛍光体塗布工程)。ここで、蛍光体は、インクジェット法などにより絶縁性基板４００上の所定の領域に塗布する。なお、絶縁性基板４００上の複数の棒状構造発光素子４１０が配置された領域に、蛍光体を含む透明樹脂を選択的に塗布してもよい。
　次に、図３０に示すように、蛍光体４２０の塗布後に、絶縁性基板４００上に透明樹脂からなる保護膜４２１を形成する。
　このようにして、絶縁性基板４００の実装面上に複数の棒状構造発光素子４１０を一括して配置すると共に、複数の棒状構造発光素子４１０に金属配線を一括して接続することができる。
　そして、基板分割工程において、図３１の平面図に示すように、絶縁性基板４００を複数の分割基板４３０に分割する。ここで、複数の分割基板４３０の夫々は、この発明の発光装置であって、棒状構造発光素子４１０が１００個以上有するように、絶縁性基板４００から分割される。
　なお、上記基板分割工程において、絶縁性基板４００を少なくとも２種類以上の形状が異なる分割基板に分割してもよい。
　この発光装置の製造方法では、棒状構造発光素子４１０の１個当たりの発光面積を２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)とする。また、図２６, 図２９,図３０では、棒状構造発光素子４１０の中央部が絶縁性基板４００から浮いた状態で示されているが、実際は、棒状構造発光素子４１０は、第３実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、絶縁性基板４００表面と棒状構造発光素子４１０の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板４００上に接している。
　なお、棒状構造発光素子４１０の中央部分と絶縁性基板４００との間に、棒状構造発光素子４１０を支持するように金属部を設けて、棒状構造発光素子４１０の中央部分が金属部を介して絶縁性基板４００に接するようにしてもよい。
　上記発光装置の製造方法によれば、従来のように発光素子を１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光素子を精度よく所定の位置に配置させることができ、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
　上記発光装置では、複数の棒状構造発光素子４１０の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の絶縁性基板４００の実装面上に複数の棒状構造発光素子４１０を略均等に分散して配置することによって、発光により棒状構造発光素子４１０に生じた熱の基板側への横方向の流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、複数の棒状構造発光素子４１０の長手方向が絶縁性基板３００の実装面に対して平行になるように、棒状構造発光素子４１０を絶縁性基板４００の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造発光素子に対して相性がよい。
　また、上記棒状構造発光素子４１０は、露出部分４１１aがアノード、被覆部分４１１bがカソードの発光ダイオードであって、金属電極４０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極４０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極４０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極４０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して絶縁性基板４００上に配置されことになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極４０１(第１の電極)と金属電極４０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
　また、上記発光装置の製造方法において、複数の棒状構造発光素子４１０を絶縁性基板４００上に配列させる配列工程の後、基板分割工程において絶縁性基板４００を、１００個以上の棒状構造発光素子４１０が夫々配置された複数の分割基板４３０に分割することにより、各工程を流動する基板数を少なくして大幅にコストを削減できる。
　また、絶縁性基板４００上に複数の棒状構造発光素子４１０を配列した後、絶縁性基板４００上の複数の棒状構造発光素子４１０が配置された領域に蛍光体４２０を選択的に塗布することによって、材料費で大きな比率を占める蛍光体の使用量を減らしてコストを削減できる。
　また、棒状の棒状構造発光素子４１０が、棒状の半導体コア４１１を同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が２,５００πμｍ２以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)の複数の棒状構造発光素子４１０が同一絶縁性基板４００の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、棒状構造発光素子４１０の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
　〔第６実施形態〕
　図３２はこの発明の第６実施形態の照明装置に用いられる発光装置の平面図を示し、図３３は上記発光装置の側面図を示している。
　この第６実施形態の照明装置に用いられる発光装置５００は、図３２,図３３に示すように、正方形状の放熱板５０１上に、１００個以上の棒状構造発光素子(図示せず)が配置された円形状の絶縁性基板５０２が実装されている。ここで、円形状の絶縁性基板５０２は、第５実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された１００個以上の棒状構造発光素子が配置された分割基板である。
　図３４は図３２,図３３に示す発光装置５００を用いた照明装置の一例としてのＬＥＤ電球５１０の側面図を示している。このＬＥＤ電球５１０は、図３４に示すように、外部のソケットに嵌めて商用電源に接続するための電源接続部としての口金５１１と、その口金５１１に一端が接続され、他端が徐々に拡径する円錐形状の放熱部５１２と、放熱部５１２の他端側を覆う透光部５１３とを備えている。上記放熱部５１２内に、絶縁性基板５０２を透光部５１３側に向けて発光装置５００を配置している。
　上記構成の照明装置によれば、図３２,図３３に示す発光装置５００を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が図れる照明装置を実現することができる。
　また、上記複数の棒状構造発光素子が配置された絶縁性基板５０２を放熱板５０１上に取り付けることによって、さらに放熱効果が向上する。
　〔第７実施形態〕
　図３５はこの発明の第７実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図を示している。
　この第７実施形態のバックライト６００は、図３５に示すように、放熱板の一例としての長方形状の支持基板６０１上に、複数の発光装置６０２が互いに所定の間隔をあけて格子状に実装されている。ここで、発光装置６０２は、第５実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された１００個以上の棒状構造発光素子が配置された分割基板である。
　上記構成のバックライトによれば、発光装置６０２を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が図れるバックライトを実現することができる。
　また、上記発光装置６０２を支持基板６０１上に取り付けることによって、さらに放熱効果が向上する。
　上記第１～第７実施形態では、発光ダイオードを発光素子として用いた発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトについて説明したが、この発明の発光素子は発光ダイオードに限らず、半導体レーザー、有機ＥＬ(Electro Luminescence：エレクトロ・ルミネッセンス)、無機ＥＬ(真性ＥＬ)などの発光素子を用いた発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトにこの発明を適用してもよい。
　また、上記第２実施形態では、半導体コアおよび半導体層に、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた発光素子にこの発明を適用してもよい。また、半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。また、断面が六角形の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子について説明したが、これに限らず、断面が円形や楕円の棒状であってもよいし、断面が他の多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。
　また、上記第２実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍとし長さを１０μｍ～３０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子でもよく、発光面積が２,５００πμｍ以下(より好ましくは６２５πμｍ２以下)であればよい。上記棒状構造発光素子の半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、数１０ｎｍ～数１００ｎｍの棒状構造発光素子に比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。
　なお、棒状構造発光素子の発光面積の下限を規定するとすれば、３．１４×１０－３μｍ２である(直径１ｎｍ、長さ１μｍの棒状の半導体コアの外周に筒状に発光面を形成したときの面積)。または、発光素子が正方形の板状であれば、一辺が５６ｎｍである。いずれの形状の発光素子もこれ以下のサイズは形成が困難である。また、同一基板の実装面上に配置する発光素子の個数の上限を規定するとすれば、１億個であり、これ以上は歩留まりを保って配列させるのが困難である。
　また、上記第２実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コアやキャップ層を結晶成長させているが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアやキャップ層を形成してもよい。
　この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
　また、この発明の発光装置は、
　１個当たりの発光面の面積が９００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されていることを特徴とする。
　ここで、上記複数の発光素子は、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有する発光素子に限らず、筒状、畝状、半球状などの曲面で形成された発光面を有する発光素子であってもよい。また、上記複数の発光素子は、基板に直接接しているか、または、基板に熱伝導体を介して接しており、その両方の接し方をした発光素子が組み合わされていてもよい。
　上記構成によれば、１個当たりの発光面の面積が９００πμｍ２以下の複数の発光素子を同一基板の実装面上に配置することによって、発光素子が基板に直接接した状態(または熱伝導体を介して間接的に接した状態)では、発光面の中心部においても基板側への横方向の熱流出が行われて、発光面の中心部を含めて発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。そして、そのような微細な発光素子を同一基板の実装面上に１００個以上配置することにより、明るさばらつきを有する複数の発光素子を集合したときの全体の明るさのばらつきを、１つの発光素子の明るさばらつきの１／１０以下に低減できる。上記発光素子の温度上昇による発光効率の低下量は素子毎にばらつくが、発光素子の１個当たりの発光面の面積を９００πμｍ２以下にすることより温度上昇が抑制されて、発光効率の低下量のばらつきが抑制されるので、微細な発光素子を１００個以上用いることによる明るさばらつきの低減効果がさらに高まる。さらに、発光素子を微小化して、同一基板上に分散させて配置することによって、例えば１個の発光素子と同等の光量を複数の微細な発光素子で得つつ、樹脂に照射される光が分散されて光強度を弱めることができ、樹脂の劣化を抑制して長寿命化が図れる。これにより、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記基板の実装面の面積は、上記複数の発光素子の発光面積の総和に対して４倍以上であって、
　上記複数の発光素子は、上記基板の実装面上に略均等に分散して配置されている。
　上記実施形態によれば、複数の発光素子の発光面積の総和に対して４倍以上の面積の基板の実装面上に複数の発光素子を略均等に分散して配置することによって、発光により発光素子に生じた熱の基板側への横方向の流出が効率よく行われると共に温度分布が均一になるため、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、例えば、図４０,図４１に示すように、１個当たりの発光面の面積が９００πμｍ２以下の平坦な正方形(一辺の長さａ)の発光面を有する発光素子９１０を、正方形状の基板９００上に略均等に分散して配置する。このとき、１個あたりの発光素子９１０の発光面積(ａ２)に対して、１個の発光素子９１０が占有する基板９００の面積を４倍(４ａ２)にすると、従来の図３９に示す１つの発光素子(ＬＥＤチップ９０１)に比べて、図４０,図４１に示すように、互いに隣接する発光素子９１０間の距離を十分に確保しつつ、発光素子９１０の発光を分散させて光強度を弱めて、樹脂９１２の劣化を抑制することができる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記複数の発光素子は、棒状であって、
　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されている。
　上記実施形態によれば、棒状の複数の発光素子の長手方向が基板の実装面に対して平行になるように、複数の発光素子を基板の実装面上に配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光素子の発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が９００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記複数の発光素子は、発光ダイオードであって、
　上記基板上に所定の間隔をあけて形成された第１の電極と第２の電極との間に上記複数の発光ダイオードが接続され、
　上記複数の発光ダイオードは、上記第１の電極にアノードが接続されると共に上記第２の電極にカソードが接続された発光ダイオードと、上記第１の電極にカソードが接続されると共に上記第２の電極にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して上記基板上に配置され、
　交流電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に交流電圧を印加して上記複数の発光ダイオードが駆動される。
　上記実施形態によれば、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。また、上記第１,第２の電極間に接続する複数の発光ダイオードの極性を揃えて配列する必要がないので、製造時に複数の発光ダイオードの極性(向き)を揃える工程が不要となり工程を簡略化できる。また、発光ダイオードの極性(向き)を識別するために、発光ダイオードにマークを設ける必要がなく、極性識別のために発光ダイオードを特別な形状にする必要がなくなる。よって、発光ダイオードの製造工程を簡略化でき、製造コストも抑えることができる。なお、発光ダイオードのサイズが小さな場合や発光ダイオードの個数が多い場合、極性を揃えて発光ダイオードを配列するものに比べて、上記製造工程を格段に簡略化できる。
　また、一実施形態の発光装置では、
　上記基板が放熱板上に取り付けられている。
　上記実施形態によれば、基板を放熱板上に取り付けることによって、さらに放熱効果が向上する。
　また、この発明の発光装置の製造方法では、
　１個当たりの発光面積が９００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されている発光装置を製造する発光装置の製造方法であって、
　少なくとも第１の電極および第２の電極を上記実装面に有する上記基板を作成する基板作成工程と、
　上記基板上に上記複数の発光素子を含んだ溶液を塗布する塗布工程と、
　少なくとも上記第１の電極と上記第２の電極に電圧を印加して、上記複数の発光素子を少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有することを特徴とする。
　上記構成によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を実装面に有する基板を作成し、その基板上に微細な複数の発光素子を含んだ液体を塗布する。その後、少なくとも第１の電極と第２の電極に電圧を印加して、微細な複数の発光素子を少なくとも第１の電極および第２の電極により規定される位置に配列させる。これにより、上記複数の発光素子を基板上の所定の位置に容易に配列させることができる。したがって、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。
　この発光装置の製造方法によって、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を実現することができる。また、上記発光装置の製造方法では、微細な複数の発光素子のみに半導体を用いることによって、使用する半導体の量を少なくできる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記配列工程の後、上記基板を複数の分割基板に分割する基板分割工程を有し、
　上記複数の分割基板上の夫々には、１００個以上の上記発光素子が配置されている。
　上記実施形態によれば、大面積の基板上に複数の発光素子を配列しておき、その基板を１００個以上の発光素子が夫々配置された複数の分割基板に分割するので、各工程を流動する基板数を少なくして大幅にコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極は、上記複数の発光素子を駆動するための電極として用いられる。
　上記実施形態によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を、複数の発光素子を駆動するための電極として用いることによって、配線工程を簡略化してコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記配列工程の後、上記基板上の上記複数の発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布する蛍光体塗布工程を有する。
　上記実施形態によれば、基板上に複数の発光素子を配列した後、基板上の複数の発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布することによって、材料費で大きな比率を占める蛍光体の使用量を減らしてコストを削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記複数の発光素子は、棒状であって、
　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されている。
　上記実施形態によれば、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状の発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状の発光素子に対して相性がよい。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、１個当たりの発光面の面積が９００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されているという条件の範囲内で、発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための発光素子数を削減できる。
　また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
　上記棒状の発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、
　上記棒状の発光素子の上記半導体コアの一端側が露出している。
　上記実施形態によれば、棒状の発光素子が、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、半導体コアの一端側が露出していることによって、半導体コアの一端側の露出部分に一方の電極を接続し、半導体コアの他端側の半導体層に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層に接続する電極と半導体コアの露出部分が短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
　また、この発明の照明装置では、
　上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
　上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　また、この発明のバックライトでは、
　上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
　上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が実現できる。
　１…ｎ型ＧaＮ基板
　２…量子井戸層
　３…ｐ型ＧaＮ層
　１０…半導体チップ
　１００…棒状構造発光素子
　１０１…サファイア基板
　１０２…ｎ型ＧaＮ膜
　１０３…マスク層
　１０５…レジスト層
　１０６…触媒金属
　１０７…半導体コア
　１０８…量子井戸層
　１１０…半導体層
　１１１…導電膜
　２００…絶縁性基板
　２０１,２０２…金属電極
　２１０…棒状構造発光素子
　２１１…ＩＰＡ
　３００…絶縁性基板
　３１０…棒状構造発光素子
　３０１,３０２…金属電極
　３０３…層間絶縁膜
　３０４,３０５…金属配線
　３１１…半導体コア
　３１１a…露出部分
　３１１b…被覆部分
　３１２…半導体層
　４００…絶縁性基板
　４１０…棒状構造発光素子
　４０１,４０２…金属電極
　４０３,４０４…接着部
　４１１…半導体コア
　４１１a…露出部分
　４１１b…被覆部分
　４１２…半導体層
　４２０…蛍光体
　４２１…保護膜
　４３０…発光装置
　５００…発光装置
　５１０…ＬＥＤ電球
　５１１…口金
　５１２…放熱部
　５１３…透光部
　６００…バックライト
　６０１…支持基板
　６０２…発光装置

Claims (16)

  1. 　１個当たりの発光面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されていることを特徴とする発光装置。
  2. 　請求項１に記載の発光装置において、
    　上記発光素子１個当たりの発光面の面積は６２５πμｍ２以下であることを特徴とする発光装置。
  3. 　請求項１または２に記載の発光装置において、
    　上記基板の実装面の面積は、上記複数の発光素子の発光面積の総和に対して４倍以上であって、
    　上記複数の発光素子は、上記基板の実装面上に略均等に分散して配置されていることを特徴とする発光装置。
  4. 　請求項１から３までのいずれか１つに記載の発光装置において、
    　上記複数の発光素子は、棒状であって、
    　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されていることを特徴とする発光装置。
  5. 　請求項４に記載の発光装置において、
    　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することを特徴とする発光装置。
  6. 　請求項１から５までのいずれか１つに記載の発光装置において、
    　上記複数の発光素子は、発光ダイオードであって、
    　上記基板上に所定の間隔をあけて形成された第１の電極と第２の電極との間に上記複数の発光ダイオードが接続され、
    　上記複数の発光ダイオードは、上記第１の電極にアノードが接続されると共に上記第２の電極にカソードが接続された発光ダイオードと、上記第１の電極にカソードが接続されると共に上記第２の電極にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して上記基板上に配置され、
    　交流電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に交流電圧を印加して上記複数の発光ダイオードが駆動されることを特徴とする発光装置。
  7. 　請求項１から６までのいずれか１つに記載の発光装置において、
    　上記基板が放熱板上に取り付けられていることを特徴とする発光装置。
  8. 　１個当たりの発光面積が２,５００πμｍ２以下の複数の発光素子が同一基板の実装面上に１００個以上配置されている発光装置を製造する発光装置の製造方法であって、
    　少なくとも第１の電極および第２の電極を上記実装面に有する上記基板を作成する基板作成工程と、
    　上記基板上に上記複数の発光素子を含んだ溶液を塗布する塗布工程と、
    　少なくとも上記第１の電極と上記第２の電極に電圧を印加して、上記複数の発光素子を少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極により規定される位置に配列させる配列工程と
    を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
  9. 　請求項８に記載の発光装置の製造方法において、
    　上記配列工程の後、上記基板を複数の分割基板に分割する基板分割工程を有し、
    　上記複数の分割基板上の夫々には、１００個以上の上記発光素子が配置されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
  10. 　請求項８または９に記載の発光装置の製造方法において、
    　少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極は、上記複数の発光素子を駆動するための電極として用いられることを特徴とする発光装置の製造方法。
  11. 　請求項８から１０のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
    　上記配列工程の後、上記基板上の上記複数の発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布する蛍光体塗布工程を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
  12. 　請求項８から１１のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
    　上記複数の発光素子は、棒状であって、
    　上記複数の発光素子の長手方向が上記基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の発光素子が上記基板の実装面上に配置されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
  13. 　請求項１２に記載の発光装置の製造方法において、
    　上記棒状の発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
  14. 　請求項１２または１３に記載の発光装置の製造方法において、
    　上記棒状の発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、
    　上記棒状の発光素子の上記半導体コアの一端側が露出していることを特徴とする発光装置の製造方法。
  15. 　請求項１から７までのいずれか１つに記載の発光装置を備えたことを特徴とする照明装置。
  16. 　請求項１から７までのいずれか１つに記載の発光装置を備えたことを特徴とするバックライト。
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